CN115867342A - 具有湿度管理的氧气浓缩器 - Google Patents

Abstract

氧气浓缩器(100)可以具有湿气调节系统。在一些实现方式中，浓缩器包括压缩机以将进料气体引入浓缩器中。第一路径可以接收来自压缩系统的进料气体。第一路径可以配置成抽吸湿气以产生湿气减少的进料气体。第一路径可以将湿气减少的进料气体引导至筛床，筛床产生具有湿气减少的进料气体的富氧空气。蓄积器配置成接收从筛床产生的富氧空气。来自蓄积器的第二路径可以将抽出的湿气施加到产生的富集空气以产生加湿的富集空气。第三路径可以将抽出的湿气从第一路径转移到第二路径。与第二路径联接的出口可以将加湿的富集空气从浓缩器中释放给用户。

Description

具有湿度管理的氧气浓缩器

相关申请的交叉引用

本发明要求于2020年4月6日提交的新加坡专利申请No.10202003154R的优先权，其全部公开内容在此引入作为参考。

技术领域

本技术总体上涉及用于治疗呼吸障碍的方法和设备，例如涉及气体吸附或受控压力和/或真空摆动吸附的那些。这样的方法和设备可以在包括一个或多个部件的氧气浓缩器中实现，以提供用湿气调节的富氧空气。

背景技术

人类呼吸系统及其障碍

人体的呼吸系统促进气体交换。鼻和嘴形成患者的气道入口。

气道包括一系列分支管，当分支气管穿透更深入肺部时，其变得更窄、更短且更多。肺部的主要功能是气体交换，从而允许氧气从吸入空气进入静脉血并以相反方向排出二氧化碳。气管分成左主支气管和右主支气管，它们最终再分成端部细支气管。支气管构成导气管，不参与气体交换。气道的进一步分支通向呼吸细支气管，并最终通向肺泡。肺部的肺泡区域为发生气体交换的区域，且称为呼吸区。参见2012年由John B.West,LippincottWilliams&Wilkins出版的《呼吸系统生理学(Respiratory Physiology)》，第9版。

存在一系列呼吸障碍。呼吸系统疾病的示例包括呼吸衰竭、肥胖过度换气综合征(OHS)、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、神经肌肉疾病(NMD)和胸壁疾病。

呼吸衰竭是呼吸系统疾病的术语，其中肺不能吸入足够的氧气或呼出足够的CO₂以满足患者的需要。呼吸衰竭可涵盖以下障碍中的一些或全部。

患有呼吸功能不全(一种形式的呼吸衰竭)的患者在锻炼时可能经历异常的呼吸短促。

肥胖通气过度综合征(OHS)被定义为严重肥胖和清醒时慢性高碳酸血症的组合，不存在通气不足的其他已知原因。症状包括呼吸困难、晨起头痛和过度日间嗜睡。

慢性阻塞性肺疾病(COPD)涵盖具有某些共同特征的一组下气道疾病中的任何一种。这些疾病包括空气流动阻力增加、呼吸的呼气阶段延长，以及肺的正常弹性丧失。COPD的示例为肺气肿和慢性支气管炎。COPD由慢性吸烟(主要风险因素)、职业暴露、空气污染和遗传因素所引起。症状包括：劳力性呼吸困难、慢性咳嗽和产生痰液。

神经肌肉疾病(NMD)是一个广泛的术语，其涵盖直接通过内在肌肉病理学或间接通过神经病理学损害肌肉功能的许多疾病和病痛。一些NMD患者的特征在于进行性肌肉损伤，其导致行走能力丧失、乘坐轮椅、吞咽困难、呼吸肌无力，并最终死于呼吸衰竭。神经肌肉疾病可分为快速进行性和缓慢进行性：(i)快速进行性疾病：特征在于在数月内恶化并在数年内导致死亡的肌肉损伤(例如青少年中的肌萎缩性侧索硬化(ALS)和杜兴氏肌营养不良症(DMD))；(ii)可变或缓慢进展性障碍：特征在于肌肉损伤历经数年恶化，且仅轻微缩短预期寿命(例如，肢带型、面肩肱型和强直性肌肉营养不良症)。NMD的呼吸衰竭的症状包括：渐增的全身虚弱、吞咽困难、运动中和休息时呼吸困难、疲惫、嗜睡、晨起头痛，以及注意力难以集中和情绪变化。

胸壁是一组导致呼吸肌与胸廓之间无效率联接的胸廓畸形。这些障碍通常特征在于限制性缺陷，并且具有长期高碳酸血症性呼吸衰竭的可能。脊柱侧凸和/或脊柱后侧凸可引起严重的呼吸衰竭。呼吸衰竭的症状包括：运动中呼吸困难、外周水肿、端坐呼吸、反复胸部感染、晨起头痛、疲惫、睡眠质量差以及食欲不振。

治疗

已经使用各种呼吸疗法来治疗一种或多种上述呼吸障碍。

呼吸压力治疗

呼吸压力疗法是以受控的目标压力向气道入口供应空气，该受控的目标压力在整个患者的呼吸循环中相对于大气名义上是正的(与例如罐式通气机或导管式通气机的负压治疗相反)。

无创通气(NIV)通过上气道向患者提供通气支持以帮助患者呼吸和/或通过完成呼吸功中的一些或全部来维持身体内适当的氧水平。通气支持经由无创患者接口提供。NIV已用于治疗呼吸衰竭，如OHS、COPD、NMD和胸壁疾病形式。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。

无创通气(IV)为不能够自己有效呼吸的患者提供通气支持，并且可以使用气切管提供。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。

流疗法

并非所有的呼吸疗法都旨在递送规定的治疗压力。一些呼吸疗法旨在通过在目标持续时间内递送吸气流量曲线(可能叠加在正基线压力上)来递送规定的呼吸体积。在其他情况下，到患者气道的接口是“打开的”(未密封的)，并且呼吸疗法可仅向患者自身的自主呼吸补充经调节或富集的空气的流。在一个示例中，高流量治疗(HFT)是以在整个呼吸周期中大致保持恒定的“治疗流量”通过未密封或打开的患者接口向气道入口提供连续的、加热的、加湿的空气流。该治疗流量被标称地设定为超过该患者的峰值吸气流量。HFT已经用于治疗呼吸衰竭、COPD和其他呼吸系统疾病。一种作用机制是在气道入口处的空气的高流量通过从患者的解剖学死腔冲洗或洗出呼出的CO₂来提高通气效率。因此，HFT有时被称为死区疗法(deadspace therapy)(DST手术)。其他益处可包括升高的温暖和湿润度(可能在分泌物管理中有益)以及适当升高气道压力的可能性。作为恒定流量的替代，治疗流量可以遵循在呼吸周期中变化的曲线。

流疗法的另一种形式是长期氧疗(LTOT)或补充氧疗。医生可以规定以指定的氧气浓度(从21％，环境空气中的氧气分数，到100％)，以指定的流量(例如，1升每分钟(LPM)、2LPM、3LPM等)将富氧气体的连续流输送至患者的气道。

呼吸治疗系统

这些呼吸疗法可以由呼吸治疗系统或装置提供。此类系统和装置也可以用于筛查、诊断、或监测病症而不治疗它。

呼吸治疗系统可包括氧源、空气回路和患者接口。

患者接口

患者接口可用于将呼吸设备接合到其佩戴者，例如通过向气道的入口提供空气流。空气流可以经由面罩提供到患者鼻和/或嘴里、经由管提供到嘴里，或经由气切管提供到患者的气管中。根据待施加的治疗，患者接口可与例如患者面部的区域形成密封，从而促使气体以与环境压力有足够差异的压力(例如，相对于环境压力大约10cmH₂O的正压)进行输送，以实现治疗。对于其他形式的治疗，例如氧气输送，患者接口可以不包括足以将约10cmH₂O的正压的气体输送到向气道的密封。对于诸如鼻LTOT的流动疗法，患者接口配置为对鼻孔吹气，但是具体地避免完全密封。这种患者接口的一个示例是鼻插管。

氧气浓缩器可以以脉冲或需求模式控制富氧空气的释放。这可以通过以一系列脉冲的形式输送氧气来实现，其中每个脉冲或“丸剂”可以被定时为与吸气一致。这种模式通常通过致动气动阀来控制，该气动阀在固定时间内释放富氧空气。固定时间被校准为与期望或目标丸剂体积相关联。然而，由于这样的固定时间丸剂释放过程并不总是实现目标丸剂体积(例如，由于诸如压缩机可变性的系统特性，以及诸如PSA循环、筛床条件、空气过滤器条件等的吸附过程的方面)，气动阀也可以以可变的方式操作以更接近目标体积地调节所递送的丸剂体积。

空气回路

空气回路是导管或管，其被构造和布置成在使用中允许呼吸气体在诸如氧源和患者接口的呼吸治疗系统的两个部件之间行进。在一些情况下，可具有用于吸气和呼气的空气回路的独立分支。在其他情况下，单个分支空气回路用于吸气和呼气。

氧源

本领域的专家已经认识到，对呼吸衰竭患者的锻炼提供了长期的益处，其减缓了疾病的进展，改善了生活质量并延长了患者的寿命。然而，大多数固定形式的锻炼,如跑步机和固定自行车,对于这些患者来说太费力。结果，长期以来认识到对移动性的需要。直到最近，通过使用安装在带有小车轮的推车上的小型压缩氧气罐或气瓶来促进这种移动性。这些罐的缺点是它们含有有限量的氧气并且是重的，在安装时重约50磅。

氧气浓缩器已经使用了大约50年，为呼吸治疗提供氧气。传统的氧气浓缩器体积大且笨重，使得普通的流动活动变得困难和不切实际。近来，制造大型固定式氧气浓缩器的公司开始开发便携式氧气浓缩器(POC)。POC的优点是它们可以产生理论上无限的氧气供应。为了使这些装置的移动性小，需要用于生产富氧空气的各种系统被冷凝。POC寻求尽可能有效地利用其产生的氧，以最小化重量、尺寸和功耗。这可以通过以一系列脉冲或“丸剂”输送氧气来实现，每个丸剂定时为与吸气的开始一致。这种操作模式可以用保存器来实现。治疗模式被称为脉冲供氧(POD)或需求模式，与更适合固定式氧气浓缩器的传统连续流动供氧相反。

氧气浓缩器可以实施诸如真空摆动吸附(VSA)、压力摆动吸附(PSA)或真空压力摆动吸附(VPSA)等过程。例如，氧气浓缩器(例如，POC)可以基于摆动吸附过程(例如，真空摆动吸附VSA、压力摆动吸附PSA或真空压力摆动吸附VPSA，它们各自在本文中被称为“摆动吸附方法”)中的减压(例如，真空操作)和/或加压(例如，压缩机操作)来工作。例如，氧气浓缩器可以控制变压吸附(PSA)过程。变压吸附涉及使用压缩机来增加包含气体分离吸附剂颗粒的罐内的气体压力，所述气体分离吸附剂比氧更强烈地吸引氮气。当包含大量气体分离吸附剂(例如气体分离吸附剂)层时，这种罐可用作筛床。随着压力增加，气体中的某些分子可能被吸附到气体分离吸附剂上。在罐中在加压条件下除去一部分气体允许非吸附分子与吸附分子分离。然后可以通过使筛床排气来解吸吸附的分子。关于氧气浓缩器的更多细节可以在例如2009年3月12日公开的题为“氧气浓缩器设备和方法”的美国公开专利申请No.2009-0065007中找到，其通过引用并入本文。

环境空气通常包括约78％的氮气和21％的氧气，余量由氩气、二氧化碳、水蒸气和其他痕量气体组成。如果例如空气的供应气体混合物在压力下通过含有气体分离吸附剂的罐，该气体分离吸附剂比氧气更强烈地吸引氮气，则部分或全部氮气将留在床中，并且从罐出来的气体将富含氧气。当筛床达到其吸附氮气的能力的终点时，可以通过降低压力使其再生，从而释放所吸附的氮气。然后准备进行另一个生产富氧空气的“变压吸附(PSA)循环”。通过在双罐系统中的罐的交替加压循环，一个罐可以浓缩氧气(所谓的“吸附阶段”)，而另一个罐被净化(“净化阶段”)。这种交替导致氧气与氮气近乎连续地分离。以这种方式，氧气可以连续地从空气中浓缩出来，用于各种用途，包括向用户提供长期家庭氧疗(LTOT)。

真空摆动吸附(VSA)提供了替代的气体分离技术。VSA通常使用真空(例如配置成在筛床内产生真空的压缩机)将气体抽吸通过筛床的分离过程。真空变压吸附(VPSA)可理解为使用组合的真空和加压技术的混合系统。例如，VPSA系统可以对用于分离过程的筛床加压，并且还施加真空以加压筛床。

即使筛床根据上述PSA、VSA或VPSA方法交替，它们在每个循环后仍将最终保留一些吸附的氮。结果，筛床吸附氮气的总容量将随着使用而降低，最终需要更换筛床。

用于空气分离的典型吸附材料称为沸石。对于医用氧气发生器(例如便携式氧气浓缩器)，常见类型的沸石为Li-LSX、对氮气(N₂)具有高亲和力的低二氧化硅高锂交换沸石。然而，Li-LSX沸石的高极性也增加了其对诸如水的极性分子的亲和力。水可以是气体如水蒸汽的气体形式和/或诸如湿气或冷凝水蒸汽的液体形式。当沸石吸附水时，其对氮的亲和力显著降低，因为其吸附位点将被湿气占据。

解决该问题的标准做法是在将空气送入筛床之前干燥空气。这可以通过利用吸收水的保护层来实现。通过正确的材料选择，保护层的有效尺寸和PSA/VPSA循环调节，可以控制水进入筛床。

因此，便携式氧气发生器(POC)内的湿气(或水)管理是重要的。特别地，湿气的存在可以使POC中的筛床失活。这样，使进入筛床的空气中的湿气最少是有利的。此外，当将富氧空气输送给患者时，富氧空气流可能导致气道干燥，从而引起不适。因此，加湿富氧空气流以最小化鼻粘膜的干燥并增加患者气道舒适性可能是有利的。

发明内容

本技术的示例可以提供一种用于氧气浓缩器的设备，例如便携式氧气浓缩器(POC)。特别地，该技术提供了用于便携式氧气浓缩器的方法和设备，该氧气浓缩器具有一个或多个部件以管理设备内的湿气。

因此，本技术的一些实现方式可以涉及用于POC的湿度管理系统。通常，湿度管理系统可以包括以下中的任何一个或多个：(i)湿气分离子系统(MS)或分离器；(ii)湿气传输子系统(MT)或导湿管；以及(iii)湿气容纳模块(MC)或蓄积器。

上述子系统可以集成到现有的POC 100系统中。在一些实现方式中，湿度管理系统可以被实现为再循环湿气，使得使用分离器或MS从进气或进料气体中去除湿气。有利地，由于湿气分离导致进入筛床的相对干燥的空气，筛床可以具有更长的保质期，否则筛床可能被湿气失活。干燥的空气可以通过氧气发生子系统(其通常包括用作筛床一部分的气体分离吸附剂)。随后，可以将先前除去的湿气例如经由导水管或MT转移至储器或MC。这种储器或MC可配置成将先前捕获的湿气返回到产品气体(即富氧空气)以供患者使用。因此，从筛床产生的富氧空气可以在富氧空气释放到氧气浓缩器的患者或用户之前被水合或加湿。

本技术的一些示例性实现方式可以包括氧气浓缩器。氧气浓缩器可以包括压缩系统，压缩系统可以包括马达操作的压缩机，压缩机配置成将进料气体流引入氧气浓缩器中。氧气浓缩器可以包括与压缩系统联接的一个或多个筛床。氧气浓缩器可包括来自压缩系统的第一路径。第一路径可以配置成接收来自压缩系统的进料气体。第一路径可以配置成从进料气体中抽出湿气以产生湿气减少的进料气体。第一路径可以进一步配置成将湿气减少的进料气体引导至一个或多个筛床。一个或多个筛床可配置成产生具有湿气减少的进料气体的富氧空气。氧气浓缩器可包括蓄积器，该蓄积器配置成接收从一个或多个筛床产生的富氧空气。氧气浓缩器可包括来自蓄积器的第二通道。第二路径可以配置为将抽出的湿气施加到产生的富氧空气以产生加湿的富氧空气。氧气浓缩器可以包括第三路径，第三路径配置成将抽出的湿气从第一路径转移到第二路径。氧气浓缩器可以包括与第二路径联接的出口并且可以配置成将加湿的富氧空气从氧气浓缩器释放给用户。

在一些实现方式中，第一路径可以配置成引起从压缩系统接收的进料气体的离心流动以便从进料气体中分离湿气。第一路径可以包括螺旋流动路径。第一路径可以包括以下中的一个或多个：(a)自旋诱导器，(b)一个或多个导流器，以及(c)蜗壳。第一路径可包括锥形涡流。第一路径可以包括湿气芯以从进料气体中抽出湿气。第一路径可以包括水蒸气可渗透膜的表面。第一路径可以包括冷凝器。冷凝器可以包括冷凝材料。冷凝器可以包括冷凝盘管。氧气浓缩器可包括循环器以使流体在冷凝盘管中循环。第二路径可以包括配置为经过加湿器的容纳箱。第三路径可以配置为将抽出的湿气转移到容纳箱。第三路径还可包括一个或多个液体输送部件。一个或多个液体输送部件可包括以下中的一个或多个：(a)阀；(b)导管，和(c)泵。一个或多个液体输送部件可配置成促使抽出的湿气转移到容纳箱。第三路径可包括一个或多个导管。

在一些实现方式中，第一路径可以形成为同心螺旋，其可以包括多层。多层中的第一层可以包括冷凝器材料。多层中的第二层可包括芯吸材料。多层可包括内层和外层。多层还可包括水蒸气可渗透膜。水蒸汽可透过膜的内表面可形成围绕同心螺旋的多层的圆柱形表面。水蒸气可渗透膜的外表面可以在第二路径中形成收集器。

在一些实现方式中，氧气浓缩器可以配置成从进料气体中去除湿气，然后可以将进料气体应用于氧气浓缩器的气体吸附过程，并且将所去除的湿气再次应用于可以从气体吸附过程中蓄积的富氧空气。

在一些实现方式中，便携式氧气浓缩器设备可包括用于气体分离的装置。便携式氧气浓缩器设备可包括用于将进料气体供给到用于气体分离的装置中的装置。便携式氧气浓缩器设备可包括用于从气体分离装置接收富氧空气的积聚装置。便携式氧气浓缩器设备可包括用于从进料气体去除湿气的除湿装置。便携式氧气浓缩器设备可包括用于再循环去除的湿气以加湿富氧空气的加湿装置。便携式氧气浓缩器设备可包括用于向用户提供加湿的富氧空气的出口装置。

当然，这些方面的一部分可以形成本技术的子方面。子方面和/或方面中的各个方面可以各种方式进行组合，并且还构成本技术的其他方面或子方面。

考虑到以下详细描述、摘要、附图和权利要求书中包含的信息，本技术的其他特征将变得显而易见。

附图说明

受益于以下对实现方式的详细描述并参考附图，本领域技术人员将清楚本技术的优点，在附图中：

图1描绘了根据本技术的一种形式的氧气浓缩器。

图2是根据本技术的各个方面的氧气浓缩器部件的示意图。

图3是根据本技术各方面的氧气浓缩器的剖视图。

图4是根据本技术各方面的氧气浓缩器的压缩系统的透视侧视图。

图5是包括热交换导管的压缩系统的侧视图。

图6是根据本技术的各个方面的氧气浓缩器的示例性出口部件的示意图。

图7描绘了根据本技术的方面的用于氧气浓缩器的出口导管。

图8描绘了根据本技术的方面的用于氧气浓缩器的替代出口导管。

图9是根据本技术各方面的氧气浓缩器分解罐系统的透视图。

图10是图9的罐系统的端视图。

图11是图10中所示的罐系统端部的组装视图。

图12是图9的罐系统相对于图10和11所描绘的罐系统的相对端的视图。

图13是图12中所示的罐系统端部的组装视图。

图14描绘了根据本技术各方面的氧气浓缩器的示例控制面板。

图15描绘了根据本技术各方面的用于氧气浓缩器的示例性可拆卸罐组件。

图16A描绘了根据本技术的多个方面的经由通向隔室的入口安装在氧气浓缩器的隔室中的图15的罐组件。

图16B描绘了图16A中氧气浓缩器的隔室，没有经由通向隔室的入口的图15的罐组件。

图16C描绘了图16A的氧气浓缩器，其具有可选的可移除盖，可移除盖附接到壳体且将入口封闭到隔室。

图17描绘了根据本技术的方面的具有用于对由浓缩器产生的富氧空气进行湿气调节的部件的氧气浓缩器的实现方式。

图18示出了使用示例性离心分离器、用于湿气输送的导水管和旁通加湿器的示例性湿气调节系统。

图19示出了采用类似于图18的示例性离心分离器的另一示例性湿气调节系统，其还包括冷凝器。

图20示出了类似于图18的实施例的湿气调节系统的另一实施例，其采用了分离器和加湿器的更紧密的集成。

图21A是采用螺旋构型的示例性离心分离器的侧视截面图。

图21B是图21A的分离器的平面剖视图。

图22是类似于图21A的实现方式的另一个示例性离心分离器在涡流构造中的侧视截面图。

具体实施方式

涉及氧气浓缩器的本技术的示例性吸附装置可参照附图的示例来考虑。本技术的示例可以用以下结构和操作中的任一个来实现。

外壳

图1描绘了氧气浓缩器100的外壳170的实现方式。在一些实现方式中，外壳170可以由轻质塑料构成。外壳包括：压缩系统入口105、冷却系统被动入口101和位于外壳170每一端的出口173、出口端口174和控制面板600。入口101和出口173允许冷却空气进入壳体，流过壳体，并离开壳体170的内部，以帮助冷却氧气浓缩器100。压缩系统入口105允许空气进入压缩系统。出口端口174用于连接导管以向用户提供由氧气浓缩器100产生的富氧空气。

示意图

图2示出了根据实现方式的氧气浓缩器100的示意图。氧气浓缩器100可在空气流中浓缩氧气以向用户提供富氧空气。

氧气浓缩器100可以是便携式氧气浓缩器。例如，氧气浓缩器100可具有允许氧气浓缩器用手和/或在携带箱中携带的重量和尺寸。在一种实现方式中，氧气浓缩器100具有小于约20磅、小于约15磅、小于约10磅、或小于约5磅的重量。在一种实现方式中，氧气浓缩器100具有小于约1000立方英寸、小于约750立方英寸、小于约500立方英寸、小于约250立方英寸、或小于约200立方英寸的体积。

富氧空气可以通过加压罐302和304中的环境空气而从环境空气中产生，罐包含气体分离吸附剂，因此称为筛床。可用于氧气浓缩器中的气体分离吸附剂能够从空气流中至少分离氮气以产生富氧空气。气体分离吸附剂的示例包括能够从空气流中分离氮气的分子筛。可用于氧气浓缩器中的吸附剂的示例包括但不限于沸石(天然的)或合成的结晶铝硅酸盐，其在高压下从空气流中分离氮气。可使用的合成结晶铝硅酸盐的实例包括但不限于：OXYSIV吸附剂，购自UOP LLC，德斯普兰斯(Des Plaines)，艾奥瓦州；SYLOBEAD吸附剂，购自W.R.Grace&Co，哥伦比亚市，马里兰州；SILIPORITE吸附剂，购自CECA S.A.，巴黎，法国；ZEOCHEM吸附剂，购自Zeochem AG，Uetikon，瑞士；以及AgLiLSX吸附剂，购自AirproductsChemicals公司，艾伦镇，美国宾夕法尼亚州。

如图2所示，空气可以通过空气入口105进入氧气浓缩器。空气可以通过压缩系统200吸入空气入口105。压缩系统200可以从氧气浓缩器的周围吸入空气并压缩空气，迫使压缩空气进入罐302和304中的一个或两个。在一种实现方式中，入口消声器108可以连接到空气入口105，以减少由压缩系统200将空气吸入氧气浓缩器所产生的声音。在一种实现方式中，入口消声器108可以具有污染物过滤器、湿气过滤器和/或减音消声器。因此，这样的空气入口105用污染物过滤器来实现，以从进气(或进料气体)中去除污染物。在一些实现方式中，吸水材料(如聚合物吸水剂或沸石材料)可用于从进入的空气中吸收水分，并降低进入空气入口105的空气的声音。或者，如本文更详细讨论的，可以用分离器1704分离水。这种分离器可以任选地在压缩机的上游或下游，但通常在POC的入口物流的路径中，该路径在筛床的上游。如图2所示，该系统的这种部件靠近压缩系统200的出口示出。

压缩系统200可包括配置成压缩空气的一个或多个压缩机。由压缩系统200产生的加压空气可被迫进入罐302和304中的一个或两个。在一些实现方式中，环境空气可以在罐中加压到大约13-20磅/平方英寸的压力。取决于设置在罐中的气体分离吸附剂的类型，也可以使用其他压力。

连接到每个罐302/304的是入口阀122/124和出口阀132/134。如图2所示，入口阀122联接到罐302，入口阀124联接到罐304。出口阀132联接到罐302，出口阀134联接到罐304。入口阀122/124用于控制从压缩系统200到相应罐的空气通道。出口阀132/134用于在排气过程中从各个罐释放气体。在一些实现方式中，入口阀122/124和出口阀132/134可以是硅柱塞电磁阀。然而，也可以使用其他类型的阀。柱塞阀通过安静和具有低滑动提供了优于其他类型阀的优点。

在一些实现方式中，可以使用两级阀致动电压来控制入口阀122/124和出口阀132/134。例如，可以将高电压(例如24V)施加到入口阀以打开入口阀。然后可以降低电压(例如，降低到7V)以保持入口阀打开。使用较小的电压来保持阀打开可以使用较小的功率(功率＝电压*电流)。这种电压的降低使热积累和功耗最小化，以延长来自电源180的运行时间(下述)。当切断到阀的电力时，其通过弹簧作用而关闭。在一些实现方式中，电压可以作为时间的函数来施加，这不一定是阶跃响应(例如，在初始24V与最终7V之间的弯曲向下电压)。

在一种实现方式中，加压空气被送入罐302或304中的一个，而另一个罐被排气。例如，在使用期间，入口阀122打开而入口阀124关闭。来自压缩系统200的加压空气被迫进入罐302，同时被入口阀124阻止进入罐304。在一种实现方式中，控制器400电连接到阀122、124、132和134。控制器400包括可操作以执行存储在存储器420中的程序指令的一个或多个处理器410。程序指令配置控制器以执行用于操作氧气浓缩器的各种预定方法，如在此更详细描述的方法。程序指令可以包括程序指令，用于彼此异相地操作入口阀122和124，即，当入口阀122或124中的一个打开时，另一个阀关闭。在罐302的加压过程中，出口阀132关闭而出口阀134打开。类似于入口阀，出口阀132和134彼此异相地操作。在一些实现方式中，用于打开输入和输出阀的电压和电压的持续时间可以由控制器400控制。

控制器400可以包括收发机430，其可以与外部设备通信以发送由处理器410收集的数据或从外部计算设备接收用于处理器410的指令。

止回阀142和144分别联接到罐302和304。止回阀142和144是单向阀，其由罐被加压和排气时产生的压差被动地操作，或可以是主动阀。止回阀142和144联接到罐上，以允许在每个罐的加压过程中产生的富氧空气流出罐，并阻止富氧空气或任何其他气体回流到罐中。以这种方式，止回阀142和144用作单向阀，允许富氧空气在加压过程中离开相应的罐。

本文所用的术语“止回阀”是指允许流体(气体或液体)沿一个方向流动并抑制流体回流的阀。适合使用的止回阀的实例包括但不限于：球形止回阀；隔膜止回阀；蝶形止回阀；摆动止回阀；鸭嘴阀；伞形阀；以及提升止回阀。在压力下，加压环境空气中的氮分子被加压罐中的气体分离吸附剂吸附。当压力增加时，更多的氮气被吸附，直到罐中的气体富含氧气。当压力达到足以克服连接到罐的止回阀的阻力的点时，未吸附的气体分子(主要是氧气)流出加压罐。在一种实现方式中，止回阀在向前方向上的压降小于1psig(磅/平方英寸)。反方向的破裂压力大于100psig。然而，应当理解，一个或多个部件的修改将改变这些阀的操作参数。如果前向流压力增加，通常会减少富氧空气的产生。如果用于反向流动的破裂压力降低或设定得太低，则通常存在富氧空气压力的降低。

在示例性实现方式中，罐302由在压缩系统200中产生的压缩空气加压并通入罐302中。在罐302的加压期间，入口阀122打开，出口阀132关闭，入口阀124关闭且出口阀134打开。当出口阀132关闭时，出口阀134打开，以允许罐302被加压时允许罐304基本上同时排放到大气中。罐302被加压直到罐中的压力足以打开止回阀142。在罐302中产生的富氧空气通过止回阀排出，并且在一种实现方式中，被收集在蓄积器106中。如在此更详细地讨论的，蓄积器106的出口可以通向储器1710，该储器配置成将湿气施加到从蓄积器106释放的产品气体上。如图6所示，除了相对于蓄积器的这种下游布置之外，储器1710还可以可选地位于氧气浓缩器的各种附加部件(例如当存在时)的下游，包括供给阀160、膨胀室162、限流器175、流量传感器185和/或颗粒过滤器187中的任何一个或多个。这种布置允许存储更干燥的气体，并由此可以减少湿气对这种上游系统部件的负面影响。储器1710可以包括湿气，例如先前由分离器1704去除的湿气，并且湿气可以任选地例如用加热元件或线圈加热，以加热富氧产品气体，用于用户更舒适的用户体验。

在一段时间之后，气体分离吸附剂将变得被氮气饱和并且将不能从进入的空气中分离大量的氮气。这一点通常在富氧空气产生的预定时间之后达到。在上述实现方式中，当罐302中的气体分离吸附剂达到该饱和点时，停止压缩空气的流入并将罐302排气以除去氮气。在排气期间，入口阀122关闭，而出口阀132打开。当罐302被排气时，罐304被加压上述相同的方式被加压以产生富氧空气。罐304的加压通过关闭出口阀134和打开入口阀124来实现。富氧空气通过止回阀144离开罐304。

在罐302的排气过程中，出口阀132打开，允许加压气体(主要是氮气)通过浓缩器出口130离开罐到达大气。在一种实现方式中，排出的气体可被引导通过消声器133，以减少由从罐释放加压气体而产生的噪音。当气体从罐302释放时，罐302中的压力下降，允许氮气从气体分离吸附剂解吸。释放的氮气通过出口130离开罐，将罐重置到允许氮气从空气流重新分离的状态。消声器133可包括开孔泡沫(或其他材料)以消声离开氧气浓缩器的气体的声音。在一些实现方式中，用于空气输入和富氧空气输出的组合消声部件/技术可以提供在低于50分贝的声级下的氧气浓缩器操作。

在罐的排气过程中，有利的是除去至少大部分氮气。在一种实现方式中，在罐中的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、或基本上所有的氮气在该罐再用于从空气中分离氮气之前被除去。在一些实现方式中，可以使用从另一罐引入罐中的富氧空气流进一步清除罐中的氮气。

在示例性实现方式中，当罐304被排出氮气时，一部分富氧空气可以从罐302转移到罐304。在罐304的排气将富氧空气从罐302转移到304有助于进一步从罐中吹扫氮气(和其他气体)。在一种实现方式中，富氧空气可以穿过两个罐之间的限流器151、153和155。限流器151可以是滴流限流器。限流器151例如可以是0.009D限流器(例如，限流器具有小于其内部的管的直径的半径0.009”)。限流器153和155可以是0.013D的限流器。也可以考虑其他限流器类型和尺寸，并且可以根据用于联接罐的具体配置和管道来使用。在一些实现方式中，限流器可以是压配合限流器，其通过在其相应的管中引入较窄的直径来限制气流。在一些实现方式中，压配合限流器可以由蓝宝石、金属或塑料(也可以考虑其他材料)制成。

富氧空气在罐之间的流动也通过使用阀152和阀154来控制。阀152和154可以在排气过程中短暂地打开(并且可以以其他方式关闭)，以防止过多的氧气从净化罐损失。也可以考虑其他持续时间。在示例性实现方式中，罐302被排气，并且期望通过将罐304中产生的一部分富氧空气通入罐302中来净化罐302。当罐304加压时，一部分富氧空气将在罐302的排气过程中通过限流器151进入罐302。另外的富氧空气从罐304通过阀154和限流器155进入罐302。阀152可以在转移过程中保持关闭，或者如果需要额外的富氧空气则可以打开。选择合适的限流器151和155，结合阀154的受控打开，允许受控量的富氧空气从罐304输送到罐302。在一种实现方式中，富氧空气的受控量是足以吹扫罐302并使通过罐302的通气阀132的富氧空气损失最小化的量。虽然该实现方式描述了罐302的通气，但是应当理解，相同的过程可用于使用限流器151、阀152和限流器153对罐304进行通气。

该对平衡/排气阀152/154与限流器153和155一起工作，以优化两个罐之间的气流平衡。这可以允许更好的流量控制，用于使其中一个罐与来自另一个罐的富氧空气通气。它还可以在两个罐之间提供更好的流动方向。已经发现，尽管流量阀152/154可以作为双向阀操作，但是通过这种阀的流速根据流过阀的流体的方向而变化。例如，从罐304流向罐302的富氧空气通过阀152的流速比从罐302流向罐304的富氧空气通过阀152的流速快。如果使用单个阀，最终将在罐之间输送太多或太少的富氧空气，并且随着时间的过去，罐将开始产生不同量的富氧空气。在平行的空气通道上使用相对的阀和限流器可以平衡两个罐之间的富氧空气的流动模式。使流量均衡可以允许用户在多个循环中获得稳定量的富氧空气，并且还可以允许可预测体积的富氧空气吹扫另一个罐。在一些实现方式中，空气通路可以不具有限流器，而是可以具有带有内置阻力的阀，或者空气通路本身可以具有窄的半径以提供阻力。

有时，氧气浓缩器可以关闭一段时间。当氧气浓缩器关闭时，罐内的温度可能由于来自压缩系统的绝热热量损失而下降。当温度下降时，由罐内气体占据的体积将下降。罐的冷却可导致罐中的负压。通向和来自罐的阀(例如，阀122、124、132和134)被动态地密封而不是气密地密封。因此，外部空气可以在关闭之后进入罐以适应压力差。当外部空气进入罐时，外部空气中的湿气可能会被气体分离吸附剂吸附。罐内水的吸附可导致气体分离吸附剂的逐渐降解，稳定地降低气体分离吸附剂产生富氧空气的能力。

在一种实现方式中，在氧气浓缩器关闭之后，通过在关闭之前对两个罐加压，可以防止外部空气进入罐。通过在正压力下存储罐，阀可通过罐中空气的内部压力而被迫进入气密关闭位置。在一种实现方式中，罐在关闭时的压力应至少大于环境压力。如本文所用，术语“环境压力”是指氧气浓缩器所处的环境的压力(例如室内、室外、平面内等的压力)。在一种实现方式中，在关闭时，罐中的压力至少大于标准大气压(即，大于760mmHg(托)，1大气压，101,325Pa)。在一种实施方式中，在关闭时，罐中的压力比环境压力大至少约1.1倍；比环境压力大至少约1.5倍；或比环境压力大至少约2倍。

在一种实现方式中，罐的加压可以通过将加压空气从压缩系统引导到每个罐中并且关闭所有阀以将加压空气捕集在罐中来实现。在示例性实现方式中，当启动关闭序列时，入口阀122和124打开而出口阀132和134关闭。因为入口阀122和124通过共用管道连接在一起，所以当来自一个罐的空气和/或富含来自一个罐的空气和/或富氧空气可以被传送到另一个罐，罐302和304都可以变得加压。当压缩系统和两个入口阀之间的通路允许这种传送时，可能发生这种情况。因为氧气浓缩器以交替加压/通气模式操作，所以至少一个罐在任何给定时间都应该处于加压状态。在可替换的实施方式中，可以通过压缩系统200的操作来增加每个罐中的压力。当入口阀122和124打开时，罐302和304之间的压力将均衡，然而，任一罐中的均衡压力可能不足以阻止空气在关闭期间进入罐。为了确保阻止空气进入罐，压缩系统200可以运行足够的时间以将两个罐内的压力增加到至少大于环境压力的水平。不管罐的加压方法如何，一旦罐被加压，入口阀122和124关闭，将加压空气截留在罐内，这在关闭期间阻止空气进入罐。

参考图3所示，描述了氧气浓缩器100的实现方式。氧气浓缩器100包括压缩系统200、罐系统300和设置在外壳体170内的电源180。入口101位于外壳170中，以允许来自环境的空气进入氧气浓缩器100。入口101可允许空气流入隔室以帮助冷却隔室中的部件。电源180为氧气浓缩器100提供电源。压缩系统200通过入口105和消声器108吸入空气。消声器108可以降低由压缩系统吸入的空气的噪音，并且还可以包括干燥剂材料以从进入的空气中去除水。氧气浓缩器100还可包括风扇172，用于通过出口173从氧气浓缩器排出空气和其他气体。

压缩系统

在一些实现方式中，压缩系统200包括一个或多个压缩机。在另一实现方式中，压缩系统200包括联接到罐系统300的所有罐的单个压缩机。转到图4和5，示出了包括压缩机210和马达220的压缩系统200。马达220联接到压缩机210并向压缩机提供操作力以操作压缩机构。例如，马达220可以是提供旋转部件的马达，该旋转部件引起压缩空气的压缩机部件的循环运动。当压缩机210是活塞式压缩机时，马达220提供使压缩机210的活塞往复运动的操作力。活塞的往复运动使压缩机210产生压缩空气。压缩空气的压力部分地由压缩机运行的速度(例如，活塞往复运动有多快)估算。因此，马达220可以是变速马达，其可在各种速度下操作以动态地控制由压缩机210产生的空气的压力。

在一种实现方式中，压缩机210包括具有活塞的单头摆动型压缩机。可以使用其他类型的压缩机，如隔膜压缩机和其他类型的活塞压缩机。马达220可以是直流(DC)或交流(AC)马达，并向压缩机210的压缩部件提供工作功率。在一种实现方式中，马达220可以是无刷直流马达。马达220可以是变速马达，其配置成以变速操作压缩机210的压缩部件。如图2所示，马达220联接到控制器400，控制器向马达发送操作信号以控制马达的操作。例如，控制器400可以向马达220发送信号以：打开马达，关闭马达，并设置马达的运行速度。因此，如图2所示，压缩系统200可以包括速度传感器201。速度传感器可以是用于确定马达220的旋转速度和/或压缩系统200的其他往复操作的马达转速换能器。例如，来自马达转速传感器的马达转速信号可以提供给控制器400。速度传感器或马达转速换能器例如可以是霍尔效应传感器。控制器400可以基于氧气浓缩器的速度信号和/或任何其他传感器信号，例如压力传感器(例如，蓄积器压力传感器107)，经由马达220操作压缩系统200。因此，如图2所示，控制器400接收传感器信号，例如来自速度传感器201的速度信号和来自蓄积器压力传感器107的蓄积器压力信号。利用这样的信号，控制器可以实现一个或多个控制回路(例如，反馈控制)，用于基于传感器信号(例如蓄积器压力和/或马达转速)操作压缩系统，如在此更详细描述的。

压缩系统200固有地产生大量的热量。热量由电机220的功率消耗和功率到机械运动的转换引起。由于被压缩的空气对压缩机部件运动的阻力增加，压缩机210产生热量。由于压缩机210对空气的绝热压缩，也固有地产生热量。因此，空气的持续加压在壳体中产生热量。另外，电源180可在向压缩系统200供电时产生热量。此外，氧气浓缩器的用户可以在无条件的环境(例如，户外)中在可能比户内更高的环境温度下操作装置，因此进入的空气将已经处于加热状态。

在氧气浓缩器100内产生的热量可能是有问题的。锂离子电池由于其长寿命和轻重量而通常用作氧气浓缩器的电源。然而，锂离子电池组在高温下是危险的，并且如果检测到危险的高电源温度，则在氧气浓缩器100中采用安全控制来关闭系统。另外，当氧气浓缩器100的内部温度增加时，由浓缩器产生的氧气量可能减少。这部分是由于在较高温度下在给定体积的空气中减少的氧气量。如果产生的氧气量降到预定量以下，则氧气浓缩器100可自动关闭。

由于氧气浓缩器的紧凑特性，散热可能是困难的。解决方案通常包括使用一个或多个风扇来产生通过壳体的冷却空气流。然而，这样的解决方案需要来自电源180的电力，因此缩短了氧气浓缩器的便携式使用时间。在一种实现方式中，可以使用利用由马达220产生的机械动力的被动冷却系统。参考图4和5，压缩系统200包括具有外部旋转电枢230的马达220。具体地，马达220(例如DC马达)的电枢230缠绕在驱动电枢的静磁场周围。由于马达220是整个系统的热的主要贡献者，所以将热从马达传走并将其扫出壳体是有帮助的。在外部高速旋转的情况下，马达的主要部件与其所存在的空气的相对速度非常高。电枢的表面积在外部安装时比在内部安装时更大。由于热交换的速率与表面积和速度的平方成比例，使用安装在外部的较大表面积的电枢增加了从马达220散热的能力。通过将电枢安装在外部而获得冷却效率，允许消除一个或多个冷却风扇，从而减少重量和功耗，同时将氧气浓缩器的内部保持在适当的温度范围内。另外，外部安装的电枢的旋转产生靠近马达的空气运动，以产生额外的冷却。

此外，外部旋转电枢可以有助于马达的效率，允许产生更少的热量。具有外部电枢的马达以类似于飞轮在内燃机中工作的方式工作。当马达驱动压缩机时，在低压下旋转阻力低。当压缩空气的压力较高时，马达的旋转阻力较高。结果，马达不能保持一致的理想旋转稳定性，而是根据压缩机的压力要求而波动和减速。马达喘振然后减速的这种趋势是低效的，因此产生热量。外部电枢的使用给马达增加了更大的角动量，这有助于补偿马达所经受的可变电阻。由于马达不必用力工作，因此可以减少马达产生的热量。

在一种实现方式中，可以通过将空气传送装置240联接到外部旋转电枢230来进一步提高冷却效率。在一种实现方式中，空气传送装置240被联接到外部电枢230上，这样使得外部电枢230的旋转致使空气传送装置240产生经过马达的至少一部分的空气流。在一种实现方式中，空气传送装置240包括联接到外部电枢230上的一个或多个风扇叶片。在一种实现方式中，多个风扇叶片可以被安排在环形圈中，这样使得空气传送装置240充当叶轮，该叶轮通过外部旋转电枢230的移动而旋转。如图4和5所示，空气传送装置240可安装到外部电枢230的外表面上，与马达220对齐。将空气传送装置240安装到电枢230允许空气流被引导朝向外部旋转电枢230的主要部分，从而在使用期间提供冷却效果。在一种实现方式中，空气传送装置240引导空气流，使得外部旋转电枢230的大部分处于空气流路径中。

此外，参见图4和5，由压缩机210加压的空气在压缩机出口212处离开压缩机210。压缩机出口导管250联接到压缩机出口212以将压缩空气传送到罐系统300。如前所述，空气的压缩导致空气温度的升高。这种温度的升高可能对氧气浓缩器的效率有害。为了降低加压空气的温度，压缩机出口导管250设置在由空气传送装置240产生的气流路径中。压缩机出口导管250的至少一部分可定位成靠近马达220。因此，由空气传送装置240产生的空气流可接触马达220和压缩机出口导管250。在一种实现方式中，压缩机出口导管250的大部分被定位成靠近马达220。在一种实现方式中，压缩机出口导管250盘绕在马达220周围，如图5所示。

在一种实现方式中，压缩机出口导管250由热交换金属构成。热交换金属包括但不限于铝、碳钢、不锈钢、钛、铜、铜-镍合金或由这些金属的组合形成的其他合金。因此，压缩机出口导管250可用作热交换器，以除去由空气压缩固有产生的热量。通过从压缩空气中除去热量，在给定压力下给定体积中的分子数增加。结果，可以增加在每个压力摆动循环期间由每个罐产生的富氧空气量。

这里描述的散热机制是被动的或利用氧气浓缩器100所需的元件。因此，例如，可以在不使用需要额外功率的系统的情况下增加热的耗散。通过不需要额外的功率，电池组的运行时间可以增加，并且氧气浓缩器的尺寸和重量可以最小化。同样，可以不使用附加的箱式风扇或冷却单元。消除这种附加特征降低了氧气浓缩器的重量和功耗。

如上所述，空气的绝热压缩导致空气温度升高。在罐系统300中的罐的排气期间，从罐释放的气体的压力降低。罐中气体的绝热减压导致气体的温度在排出时下降。在一种实现方式中，来自罐系统300的冷却的排出气体327被导向电源180和压缩系统200。在一种实施方式中，罐系统300的基部315接收来自罐的排出气体。排出气体327通过基部315导向基部315的出口325和电源180。如上所述，排出的气体由于气体的减压而被冷却，并因此被动地对电源提供冷却。当压缩系统200操作时，空气传送装置240将收集冷却的排出气体并将气体引向压缩系统200的马达220。风扇172还可以帮助引导排出的气体穿过压缩系统200并且离开壳体170。以这种方式，获得额外的冷却而不需要来自电池的任何进一步的功率要求。

罐系统

氧气浓缩器100可包括至少两个罐，每个罐包括气体分离吸附剂。可以考虑与图9-13中所示的版本相关的示例,其示出了通常集成到POC的壳体中并且通常需要维修技术人员和工具来安装和拆卸的罐组件。在图15中示出了可替换的版本作为可容易地从图16A-16C中示出的POC插入和移除的可移除罐组件。

氧气浓缩器100的罐可以布置在模制壳体中或由模制壳体形成。在一种实现方式中，罐系统300包括两个外壳部件310和510，如图9所示。在各种实现方式中，氧气浓缩器100的外壳部件310和510可以形成限定两个罐302和304以及蓄积器106的两部分模制的塑料框架。外壳部件310和510可以单独形成，然后连接在一起。在一些实现方式中，壳体部件310和510可以是注射模制的或压缩模制的。外壳部件310和510可以由热塑性聚合物制成，如聚碳酸酯、亚甲基碳化物、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。在另一种实现方式中，外壳部件310和510可以由热固性塑料或金属(如不锈钢或轻质铝合金)制成。轻质材料可用于降低氧气浓缩器100的重量。在一些实现方式中，两个壳体310和510可以使用螺钉或螺栓紧固在一起。或者，外壳部件310和510可以溶剂焊接在一起。将图9的罐组件300安装到图1所示的POC的壳体中或从其安装出来通常需要移除POC 100的外壳170并使用工具，使得其更换通常由技术人员进行。

如图9-13所示，阀座322、324、332和334以及导管330和346的空气通路可以集成到外壳部件310中，以减少氧气浓缩器100的整个空气流中所需的密封连接的数量。

外壳部件310和510中的不同部分之间的空气通道/管道可以采用模制管道的形式。用于空气通道的模制通道形式的导管可以占据外壳部件310和510中的多个平面。例如，模制空气管道可以形成在外壳部件310和510中的不同深度和不同x、y、z位置。在一些实现方式中，这些导管中的大部分或基本上全部可以被整合到外壳部件310和510中以减少潜在的泄漏点。

在一些实现方式中，在将外壳部件310和510联接在一起之前，可以将O形环放置在外壳部件310和510的不同点之间以确保外壳部件被适当地密封。在一些实现方式中，部件可以被单独地集成和/或耦合以容纳部件310和510。例如，管道、限流器(例如，压配合限流器)、氧气传感器、气体分离吸附剂、止回阀、插头、处理器、电源等可以在外壳部件耦合在一起之前和/或之后耦合到外壳部件310和510。

在一些实现方式中，通向外壳部件310和510外部的孔337可用于插入诸如限流器的装置。也可以使用孔来提高可模塑性。一个或多个孔可以在模制后被塞住(例如，用塑料塞)。在一些实现方式中，限流器可以在插入插塞之前插入通道中以密封通道。压配合限流器可具有允许压配合限流器与其相应孔之间的摩擦配合的直径。在一些实现方式中，可以将粘合剂添加到压配合限流器的外部，以在插入后将压配合限流器保持在适当位置。在一些实现方式中，插塞可以与其相应的管具有摩擦配合(或者可以具有施涂到其外表面的粘合剂)。压配合限流器和/或其他部件可以使用窄尖端工具或杆(例如，直径小于相应孔的直径)插入并压入它们相应的孔中。在一些实现方式中，压配合限流器可以插入它们各自的管中，直到它们邻接管中的部件以停止它们的插入。例如，该特征可以包括半径的减小。也可以考虑其他特征(例如，在管的侧面的凸起、螺纹等)。在一些实现方式中，压配合限流器可以被模制到外壳部件中(例如，作为窄管段)。

在一些实现方式中，弹簧挡板139可以被放置在外壳部件310和510的对应的罐接纳部分中，其中挡板139的弹簧侧面向罐的出口。弹簧挡板139可以向罐中的气体分离吸附剂施加力，同时还有助于防止气体分离吸附剂进入出口孔。使用弹簧挡板139可以保持气体分离吸附剂紧凑，同时还允许膨胀(例如热膨胀)。保持气体分离吸附剂紧凑可以防止气体分离吸附剂在氧气浓缩器100的运动过程中破裂。

在一些实现方式中，过滤器129可以被放置在外壳部件310和510的面向相应罐的入口的相应罐接纳部分中。过滤器129从进入罐的进料气流中除去颗粒。

在一些实现方式中，来自压缩系统200的加压空气可以进入空气入口306。空气入口306连接到入口导管330。空气通过入口306进入外壳部件310，并经过导管330，然后到达阀座322和324。图10和图11描绘了壳体310的端视图。图10描绘了在将阀装配到壳体310之前的壳体310的端视图。图11示出了壳体310的端视图，其中阀装配到壳体310上。阀座322和324配置成分别接纳入口阀122和124。入口阀122联接到罐302，入口阀124联接到罐304。壳体310还包括配置成分别接收出口阀132和134的阀座332和334。出口阀132联接到罐302，出口阀134联接到罐304。入口阀122/124用于控制从导管330到相应罐的空气通路。

在一种实现方式中，加压空气被送入罐302或304中的一个，而另一个罐被排气。例如，在使用期间，入口阀122打开而入口阀124关闭。来自压缩系统200的加压空气被迫进入罐302，同时被入口阀124阻止进入罐304。在罐302的加压过程中，出口阀132关闭而出口阀134打开。类似于入口阀，出口阀132和134彼此异相地操作。阀座322包括穿过外壳310进入罐302的开口323。类似地，阀座324包括穿过外壳310进入罐302的开口375。如果相应的阀322和324打开，则来自导管330的空气通过开口323或375，并进入罐。

止回阀142和144(见图9)分别联接到罐302和304。止回阀142和144是单向阀，其可以由罐被加压和排气时产生的压差被动地操作。在罐302和304中产生的富氧空气从罐进入外壳部件510的开口542和544。通道(未示出)将开口542和544分别连接到导管342和344。当罐中的压力足以打开止回阀142时，罐302中产生的富氧空气从罐通过开口542进入导管342。当止回阀142打开时，富氧空气通过导管342流向壳体310的端部。类似地，当罐中的压力足以打开止回阀144时，罐304中产生的富氧空气从罐通过开口544进入导管344。当止回阀144打开时，富氧空气通过导管344流向壳体310的端部。

来自任一罐的富氧空气穿过导管342或344并进入形成在壳体310中的导管346。导管346包括将导管联接到导管342、导管344和蓄积器106的开口。因此，在罐302或304中产生的富氧空气行进到导管346并进入蓄积器106。如图2所示，蓄积器106内的气体压力可以由传感器测量，例如用蓄积器压力传感器107测量。(参见图6。)因此，蓄积器压力传感器提供表示蓄积的富氧空气的压力的信号。合适的压力换能器的示例是来自HONEYWELL ASDX系列的传感器。替代性合适的压力换能器是来自GENERAL ELECTRIC的NPA系列的传感器。在一些实现方式中，压力传感器可以替代地测量蓄积器106外部的气体的压力，如在蓄积器106与阀(例如，供应阀160)之间的输出路径中，该阀控制富氧空气的释放以便以大剂量递送至用户。

在一段时间之后，气体分离吸附剂将变得被氮气饱和并且将不能从进入的空气中分离大量的氮气。当罐中的气体分离吸附剂达到该饱和点时，停止压缩空气的流入并将罐排气以除去氮气。罐302通过关闭入口阀122和打开出口阀132而排气。出口阀132将排出的气体从罐302释放到由壳体310的端部限定的容积中。泡沫材料可以覆盖壳体310的端部，以减少由从罐释放气体而产生的声音。类似地，通过关闭入口阀124和打开出口阀134使罐304排气。出口阀134将排出的气体从罐304释放到由壳体310的端部限定的容积中。

当罐302被排气时，罐304被加压上述相同的方式被加压以产生富氧空气。罐304的加压通过关闭出口阀134和打开入口阀124来实现。富氧空气通过止回阀144离开罐304。

在示例性实现方式中，当罐304被排出氮气时，一部分富氧空气可以从罐302转移到罐304。在罐304的排气将富氧空气从罐302转移到罐304有助于进一步从罐中吹扫氮气(和其他气体)。使用限流器和阀控制罐之间的富氧空气的流动，如图2所示。在导管形成在外壳部件510中，用于在罐之间传送富氧空气。如图12所示，导管530将罐302联接到罐304。限流器151(未示出)设置在导管530中，在罐302和罐304之间，以在使用期间限制富氧空气的流动。导管532还将罐302联接到304。导管532联接到阀座552，阀座接收阀152，如图13所示。限流器153(未示出)设置在罐302和304之间的导管532中。导管534还将罐302联接到304。导管534联接到阀座554，阀座接收阀154，如图13所示。限流器155(未示出)设置在罐302和304之间的导管534中。该对平衡/排气阀152/154与限流器153和155一起工作，以优化两个罐之间的空气流平衡。

蓄积器106中的富氧空气通过供应阀160进入形成在外壳部件510中的膨胀室162。外壳部件510中的开口(未示出)将蓄积器106联接到供应阀160。在一种实现方式中，膨胀室162可以包括配置成估计穿过该室的气体的氧浓度的一个或多个装置。

可拆卸罐组件(图15-16)

在一些实现方式中，为了便于其用户的可移除性，氧气浓缩器100的罐可以如图15所示形成。这种罐在加压和减压操作方面类似于关于图9-13所述的罐，但以其他方式构造以便于从POC容易地替换和移除。如图15的示例所示，罐组件700包括罐702和704。每个罐提供与前述筛床相当的用于筛床的单独可加压容器。

罐组件700可具有容器部分1504，其可限定用于筛床的一个或多个容器容积。罐组件700可以包括一个或多个帽部分1508。容器部分1504可以包括一个或多个安装法兰1510，用于将帽部分1508安装或连接到容器部分1504上以形成罐组件700的每个或两个罐。因此，帽部分1508可以类似地包括对应于法兰1510的法兰部分1511，使得它们可以任选地通过各种连接手段(例如，焊接或紧固件，如螺钉、螺栓或铆钉)连接。

每个罐702、704包括入口(或空气入口)和出口(或空气出口)。例如，如图15的示例所示，第一罐(罐702)包括入口706和出口710，其提供到第一罐的筛床的气体入口。第二罐(罐704)包括入口708和出口712，其提供到第二罐的筛床的气体入口。如图所示，任何或所有入口和/或出口可以形成为突起或接头，用于在插入到POC外壳中使用时分别插入到POC的筛床隔室的联接器或端口/孔口内。这样的入口和出口可以在每个入口和出口内具有通道(例如，圆柱形)，使得每个入口和出口用作在罐的相应筛床的压力摆动和/或真空摆动操作中涉及的气体转移的路径。每个入口可以分别具有入口密封件，例如柔性橡胶O形环，以产生与氧气浓缩器100的密封连接，用于加压操作。出口710、712可类似地包括出口密封件。

虽然术语“入口”和“出口”在本文中通常用于帮助解释罐的特征，但此类术语并不旨在仅要求单一方向的气体转移，因为将认识到PSA或VSA方法可涉及在罐的共同端处的气体的进入和离开，这取决于工艺的循环。然而，在图15的示例中，POC可以配置成使得出口与产物气体(例如，富氧空气)的输出相关联，而入口可以与环境气体(例如，空气)到用于吸附过程的筛床的引入相关联。然而，应当理解，这些入口和出口的这些功能可以根据其中插入罐组件700的POC的受控流动路径的实现(即，其阀和歧管的操作)而颠倒。

如前所述，可拆卸的罐组件700可以容易地插入到POC中和从POC中取出。这由图16A示出，其示出了安装在外壳体170内的氧气浓缩器100的隔室1602(见图16B)中的罐组件700。隔室1602适于容纳罐组件700。如图16B的切开视图所示，可以通过移除外壳170的一部分(例如盖(或罐盖或罐面板))来接近隔室1602，用于经由入口1604(例如在氧气浓缩器100的外壳170的一侧)移除和/或插入罐组件700。这种盖1666在图16C中示出。因此，罐组件700的插入或移除可在不拆卸或移除整个外壳170的情况下实现，但可通过移除外壳170的盖(图16C中所示)来实现。如图16A和16B所示，罐组件700的这种插入可以包括将罐组件700的入口和/或出口的端口与一个或多个歧管的联接器接合，该一个或多个歧管邻近隔室1602并位于氧气浓缩器100的外壳170内。罐组件700的每个出口可具有用于连接到歧管的接头的接嘴。例如，如图16B所示，罐组件700的出口可在歧管1606的联接器1608-1、1608-2(例如，出口联接器)处联接到歧管1606(例如，出口歧管)，这可允许罐组件700的出口的气动密封。这种联接器(例如，出口联接器1608-1、1608-2)可具有气动密封结构，以与罐组件700的出口的互承结构(或互补结构)互补。例如，这样的联接器(例如，出口联接器1608-1、1608-2)可以配置成多个孔口以将罐组件700的出口的接嘴接纳在这些孔口的通道内。歧管1606通常作为固定部件固定在氧气浓缩器100内。歧管1606还可以包括一个或多个阀，如当歧管1606是出口歧管时的阀(或控制阀)152、154中的任一个，或者如果歧管1606是入口歧管则包括阀122、132、124、134。

类似的，如图16A和16B所示，罐组件700的入口可利用附加的联接器1609-1、1609-2(例如，入口联接器)(见图16B)联接到歧管804(例如，入口歧管)，这可允许罐组件700的入口的气动密封。这种联接器(例如联接器1609-1、1609-2)可具有合适的气动密封结构，以与罐组件700的入口的互承结构(或互补结构)互补。歧管804通常可以固定在氧气浓缩器100内作为横向或可移动部件，如本文更详细地讨论的。

图16A、16B和16C的示例的氧气浓缩器100与上述类似。如图16A所示，氧气浓缩器可在外壳体内具有电池隔室1665，该电池隔室与可拆卸罐组件700分离并位于可拆卸罐组件下方。可选的电池隔室盖1667可以是可移除的，用于接近电池。外壳可以具有按钮1669以向用户指示相邻的导管用于连接到气道输送装置，例如用于接收富集空气的插管。外壳还可以包括第一组和第二组冷却系统出口1671-1和1671-2。外壳还可以包括充电端口1673，用于向氧气浓缩器供电以用于操作和/或用于对电池充电。外壳还可以具有可移除面板1675，例如具有通气孔。可移除面板1675可以用作空气过滤器和用于进料气体进入并移动到压缩机入口的单个开口。外壳可以具有一组冷却系统入口1677。

此外，如图16A和16B中所示，氧气浓缩器还可包括固定机构800，该固定机构可允许歧管804与空气入口706和708可拆卸地接合。固定机构800还可以将罐组件700固定在氧气浓缩器100内。有利地，在氧气浓缩器100的操作期间，例如在相对高的压力下，罐组件700可以固定在适当位置。固定机构800配置成使得其可在关闭位置和打开位置之间移动。因此，固定机构800的操作可用于实现罐组件700的固定以及例如在操作中与罐组件700的气动密封。固定机构800可由用户操纵，以便容易地移除和插入罐组件700。

出口系统

联接到一个或多个罐的出口系统包括一个或多个用于向用户提供富氧空气的管道。在一种实现方式中，在罐302和304中的任一个中产生的富氧空气分别通过止回阀142和144被收集在蓄积器106中，如图6中示意性描绘的。离开罐的富氧空气可在被提供给用户之前被收集在蓄积器106中。在一些实现方式中，管可以联接到蓄积器106以向用户提供富氧空气。富氧空气可通过气道输送装置提供给用户，该气道输送装置将富氧空气输送到用户的嘴和/或鼻子。在一种实现方式中，出口可以包括将氧气引向用户的鼻子和/或嘴的管，该管可以不直接联接到用户的鼻子上。

转到图6，示出了用于氧气浓缩器的出口系统的实现方式的示意图。供应阀160可联接到出口管以控制富氧空气从蓄积器106向用户的释放。在一种实现方式中，供应阀160是电磁致动的柱塞阀。供应阀160由控制器400致动，以控制向用户输送富氧空气。供应阀160的致动不与压力摆动吸附过程定时或同步。相反，致动与用户的呼吸同步，如下所述。在一些实现方式中，供应阀160可以具有连续值的致动，以建立用于提供富氧空气的临床有效振幅轮廓。

如图6所示，蓄积器106中的富氧空气通过供应阀160进入膨胀室162。在一种实现方式中，膨胀室162可以包括配置成估计穿过膨胀室162的气体的氧浓度的一个或多个装置。膨胀室162中的富氧空气通过由供应阀160从蓄积器106释放气体而短暂地形成，然后通过小孔限流器175排放到流量传感器185，然后到微粒过滤器187。限流器175可以是0.025D的限流器。可以使用其他限流器类型和尺寸。在一些实现方式中，可以限制外壳中的空气通路的直径以产生受限的气流。任选的流量传感器185可以是配置成产生表示流过导管的气体流量的信号的任何传感器。任选的颗粒过滤器187可用于在将富氧空气输送到用户之前过滤细菌、灰尘、颗粒等。富氧空气通过过滤器187(当存在过滤器时)并通过储器1710(当存在蓄积器时)到达连接器190，连接器通过输送导管192将富氧空气输送给用户并到达压力传感器194。

与供应阀160的编程致动相结合的出口通路的流体动力学可导致在正确的时间提供氧气团，并具有确保快速输送到用户肺中而没有过多废物的振幅分布。

膨胀室162可以包括一个或多个氧传感器，其适于确定通过该室的气体的氧浓度。在一种实现方式中，使用氧传感器165来估计穿过膨胀室162的气体的氧浓度。氧气传感器是配置成测量气体中氧气浓度的装置。氧传感器的示例包括但不限于超声氧传感器、电氧传感器、化学氧传感器和光学氧传感器。在一种实现方式中，氧传感器165是包括超声发射机166和超声接收机168的超声氧传感器。在一些实现方式中，超声发射机166可以包括多个超声发射机，并且超声接收机168可以包括多个超声接收机。在具有多个发射机/接收机的实现方式中，多个超声发射机和多个超声接收机可以轴向对准(例如，穿过可以垂直于轴向对准的气体流动路径)。

在使用中，来自发射机166的超声波可以通过设置在室162中的富氧空气被引导到接收机168。超声波氧气传感器165可以配置为检测通过富氧空气的声速以确定富氧空气的组成。声速在氮气和氧气中是不同的，并且在两种气体的混合物中，通过混合物的声速可以是与混合物中每种气体的相对量成比例的中间值。在使用中，接收机168处的声音与从发射机166发出的声音稍微异相。该相移是由于与通过导线的电脉冲的相对较快的速度相比，通过气体介质的声速相对较慢。然后，相移与发射机和接收机之间的距离成比例，并与通过膨胀室162的声速成反比。室中气体的密度影响声音通过膨胀室的速度，并且密度与膨胀室中氧气与氮气的比率成比例。因此，相移可用于测量膨胀室中的氧浓度。以这种方式，蓄积器中的氧的相对浓度可以被估计为通过蓄积器传播的检测到的声波的一个或多个特性的函数。

在一些实现方式中，可以使用多个发射机166和接收机168。来自发射机166和接收机168的读数可以被平均以减少湍流系统中固有的误差。在一些实现方式中，其他气体的存在还可以通过测量传输时间并且将所测量的传输时间与其他气体和/或气体混合物的预定传输时间进行比较来检测。

可以通过增加发射机166和接收机168之间的距离来增加超声传感器系统的灵敏度，例如以允许在发射机166和接收机168之间出现几个声波周期。在一些实现方式中，如果存在至少两个声音周期，则可以通过在两个时间点测量相对于固定参考的相移来减小换能器的结构变化的影响。如果从较后的相移中减去较早的相移，则可以减小或消除由膨胀室162的热膨胀引起的偏移。由发射机166和接收机168之间的距离变化引起的偏移在测量间隔处可以大致相同，而由于氧浓度变化引起的变化可以是累积的。在一些实现方式中，在稍后时间测量的偏移可以乘以居间周期的数目并且与两个相邻周期之间的偏移进行比较。例如，在2009年3月12日公开的标题为“氧气浓缩器装置和方法”的美国公开专利申请No.2009-0065007中可以找到关于感测膨胀室中的氧气的进一步细节，其通过引用并入本文。

流量传感器185可用于确定流过出口系统的气体的流量。可以使用的流量传感器包括但不限于：膜片/波纹管流量计；旋转流量计(例如霍尔效应流量计)；涡轮流量计；孔口流量计；以及超声波流量计。流量传感器185可以联接到控制器400。气体流过出口系统的速率可以是用户呼吸体积的指示。流过出口系统的气体流量的变化也可用于确定用户的呼吸速率。控制器400可产生控制信号或触发信号以控制供应阀160的致动。这种对供应阀的致动的控制可以基于由流量传感器185估计的用户的呼吸速率和/或呼吸体积。

在一些实现方式中，超声传感器165和例如流量传感器185可以提供对所提供的氧气的实际量的测量。例如，流量传感器185可以测量所提供的气体的体积(基于流量)，超声传感器165可以提供所提供的气体的氧气浓度。这两个测量值一起可由控制器400用来确定提供给用户的实际氧气量的近似值。

富氧空气通过流量传感器185到达过滤器187。过滤器187在向用户提供富氧空气之前去除细菌、灰尘、颗粒等。过滤后的富氧空气通过过滤器187到达连接器190。连接器190可以是将过滤器187的出口联接到压力传感器194和输送导管192的“Y”连接器。压力传感器194可用于监测通过导管192到达用户的气体的压力。在一些实现方式中，压力传感器194配置成产生与施加到感测表面的正压力或负压力的量成比例的信号。由压力传感器194感测到的压力变化可用于确定用户的呼吸速率以及吸入的开始(也称为触发时刻)，如下所述。控制器400可以基于用户的呼吸速率和/或吸气的开始来控制供应阀160的致动。在一种实现方式中，控制器400可以基于由流量传感器185和压力传感器194之一或二者提供的信息来控制供应阀160的致动。

富氧空气可通过导管192提供给用户。在一种实现方式中，导管192可以是硅酮管。如图7和8所示，导管192可以使用气道输送装置196联接到用户。气道输送装置196可以是能够向鼻腔或口腔提供富氧空气的任何装置。气道输送装置的示例包括但不限于：鼻罩、鼻枕、鼻叉管、鼻插管和嘴件。图7G中描绘了鼻插管气道输送装置196。气道输送装置196被定位在用户的气道附近(例如，在用户的嘴和/或鼻附近)，以允许向用户递送富氧空气，同时允许用户从周围环境呼吸空气。

在另一种实现方式中，可以使用嘴件向用户提供富氧空气。如图8所示，接口198可以联接到氧气浓缩器100。嘴件198可以是用于向用户提供富氧空气的唯一装置，或者嘴件可以与鼻气道输送装置196(例如鼻插管)结合使用。如图8所示，富氧空气可通过鼻气道输送装置196和嘴件198提供给用户。

嘴件198可移动地定位在用户的嘴中。在一种实现方式中，嘴件198可移除地联接到用户口中的一个或多个牙齿。在使用过程中，富氧空气通过嘴件被导入用户的口中。嘴件198可以是模制的夜用防护嘴件，以符合用户的牙齿。或者，嘴件可以是下颌复位装置。在一种实现方式中，至少大部分嘴件在使用期间位于用户的嘴中。

在使用期间，当在嘴件附近检测到压力变化时，可以将富氧空气引导到嘴件198。在一种实现方式中，嘴件198可以联接到压力传感器194。当用户通过其嘴件吸入空气时，压力传感器194可检测嘴件附近的压降。氧气浓缩器100的控制器400可以控制在吸入开始时向用户释放富氧空气团。

在个体的典型呼吸过程中，吸入通过鼻子、通过嘴或通过鼻子和嘴两者发生。此外，呼吸可以根据各种因素从一个通路改变到另一个通路。例如，在更活跃的活动期间，用户可以从通过他们的鼻子呼吸切换到通过他们的嘴呼吸，或者通过他们的嘴和鼻子呼吸。如果停止通过监测通路的呼吸，则依赖于单一输送模式(鼻或口腔)的系统可能不能正常工作。例如，如果使用鼻插管向用户提供富氧空气，则将吸入传感器(例如，压力传感器或流量传感器)联接到鼻插管以确定吸入的开始。如果用户停止通过他们的鼻子呼吸，并切换到通过他们的嘴呼吸，则氧气浓缩器100可能不知道何时提供富氧空气，因为没有来自鼻插管的反馈。在这种情况下，氧气浓缩器100可以增加流量和/或增加提供富氧空气的频率，直到吸入传感器检测到用户吸入。如果用户经常在呼吸模式之间切换，则提供富氧空气的默认模式可能导致氧气浓缩器100工作更困难，限制了系统的便携式使用时间。

在一种实现方式中，嘴件198与鼻气道输送装置196(例如，鼻插管)结合使用以向用户提供富氧空气，如图8所示。嘴件198和鼻腔气道输送装置196都联接到吸入传感器。在一种实现方式中，嘴件198和鼻气管输送装置196联接到同一吸入传感器。在另一实施例中，嘴件198和鼻气管输送装置196联接到不同的吸入传感器。在任一实现方式中，吸入传感器可以检测从嘴或鼻子吸入的开始。氧气浓缩器100可配置成向输送装置(即嘴件198或鼻腔气道输送装置196)提供富氧空气，在输送装置附近检测到吸入的开始。或者，如果在任一输送装置附近检测到吸入的开始，则可将富氧空气提供给嘴件198和鼻腔气道输送装置196。如图8所示的双输送系统的使用对于用户在睡眠时特别有用，并且可以在鼻呼吸和嘴呼吸之间切换而无需有意识的努力。

控制器系统

氧气浓缩器100的操作可以使用联接到氧气浓缩器100的各种部件的内部控制器400自动执行，如本文所述。控制器400包括一个或多个处理器410和内部存储器420，如图2所示。用于操作和监控氧气浓缩器100的方法可以通过存储在内部存储器420或联接到控制器400的外部存储介质中的程序指令来实现，并由一个或多个处理器410执行。存储介质可以包括各种类型的存储装置或储存装置中的任何一种。术语“存储介质”旨在包括安装介质，例如光盘只读存储器(CD－ROM)、软盘或磁带设备；计算机系统存储器或随机存取存储器，如动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据速率随机存取存储器(DDRRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、扩展数据输出随机存取存储器(EDORAM)、随机存取存储器(RAM)等；或非易失性存储器，如磁介质，例如硬盘驱动器、或光存储器。存储介质也可以包括其他类型的存储器或其组合。此外，存储介质可以位于执行程序的控制器400附近，或者可以位于通过诸如因特网的网络连接到控制器400的外部计算设备中。在后一种情况下，外部计算设备可以向控制器400提供用于执行的程序指令。术语“存储介质”可包括可驻留在不同位置(例如，在通过网络连接的不同计算设备中)的两个或更多个存储介质。

在一些实现方式中，控制器400包括处理器410，处理器包括例如包括在设置在氧气浓缩器100中的电路板上的一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器等。处理器410配置为执行存储在存储器420中的编程指令。在一些实现方式中，编程指令可以内置到处理器410中，使得处理器410外部的存储器可以不被单独访问(即，存储器420可以在处理器410内部)。

处理器410可以耦合到氧气浓缩器100的各种部件和子系统(例如，与图17的1704、1706、1708相关联的子系统)，包括但不限于压缩系统200，用于控制通过系统的湿气和/或流体流的一个或多个泵或阀(例如，阀122、124、132、134、152、154、160)、氧气传感器165、压力传感器194、流量传感器185、温度传感器(未示出)、风扇172、以及可以电控制的任何其他部件。在一些实现方式中，单独的处理器(和/或存储器)可以耦合到一个或多个部件。

控制器400配置成(例如，通过程序指令编程)操作氧气浓缩器100，并且进一步配置成例如监测氧气浓缩器100的故障状态或进程信息。例如，在一种实现方式中，控制器400被编程为如果系统正在操作并且在预定时间量内用户没有检测到呼吸则触发警报。例如，如果控制器400在75秒的时间段内没有检测到呼吸，则可以点亮报警LED和/或可以发出声音报警。如果用户确实停止了呼吸，例如在睡眠呼吸暂停事件期间，警报可能足以唤醒用户，导致用户恢复呼吸。呼吸动作可足以使控制器400重置该报警功能。可替代地，如果当输送导管192从用户移除时系统意外地保持打开，则警报器用作用户关闭氧气浓缩器100的提醒。

控制器400进一步耦合到氧气传感器165，并可被编程用于连续或定期监测通过膨胀室162的富氧空气的氧气浓度。可以将最小氧浓度阈值编程到控制器400中，使得控制器点亮LED视觉警报器和/或听觉警报器以警告用户低的氧浓度。

控制器400进一步耦合到内部电源180，并且可以配置为监视内部电源的充电水平。可以将最小电压和/或电流阈值编程到控制器400中，使得控制器点亮LED视觉警报和/或听觉警报以警告用户低功率状态。当电池接近零可用电荷时，可以间歇地并且以增加的频率激活警报。

POC的控制器可以实现压缩机控制以调节系统中的压力。因此，POC可以配备有压力传感器，例如在筛床下游的蓄积器中。POC 100中的控制器400可以例如在一个或多个模式中使用来自压力传感器以及马达速度传感器的信号来控制压缩机速度的调节。在这点上，控制器可以实现双控制模式，指定为粗压力调节模式和细压力调节模式。粗压力调节模式可以用于在POC的不同流量设置(或“流设置”)之间改变和用于启动/初始激活。然后，精细压力调节模式可以在粗略压力调节模式的每个操作完成时接管。

此外，POC的控制器可以配置为实施丸剂控制，以调节系统中的丸剂大小，这可以选择在不使用POC的流量传感器的情况下实施。例如，POC可以装备有压力传感器，例如筛床下游的蓄积器中的压力传感器，并且作为压力的函数调节由POC产生的氧气丸剂尺寸。这种丸剂尺寸的调节可以是压力和阀定时的函数。

控制面板

控制面板600用作用户和控制器400之间的接口，以允许用户启动氧气浓缩器100的预定操作模式并监控系统的状态。图14描绘了控制面板600的实现方式。用于对内部电源180充电的充电输入端口605可以设置在控制面板600中。

在一些实现方式中，控制面板600可以包括按钮以激活氧气浓缩器100的各种操作模式。例如，控制面板可包括电源按钮610、流量设置按钮620至626、激活模式按钮630、睡眠模式按钮635、海拔高度按钮640和电池检查按钮650。在一些实现方式中，这些按钮中的一个或多个可以具有相应的LED，该LED可以在该相应的按钮被按下时点亮，并且可以在该相应的按钮被再次按下时断电。电源按钮610可以打开或关闭系统。如果启动电源按钮以关闭系统，则控制器400可以启动关闭序列以将系统置于关闭状态(例如，两个罐都被加压的状态)。流量设置按钮620、622、624和626允许选择富氧空气流量(例如，按钮620选择0.2LPM，按钮622选择0.4LPM，按钮624选择0.6LPM，按钮626选择0.8LPM)。海拔高度按钮640可以在用户将要处于比用户定期使用氧气浓缩器100的海拔更高的位置时被激活。

电池检查按钮650启动氧气浓缩器100中的电池检查例程，这导致控制面板600上的相对电池剩余功率LED 655被点亮。

如果如通过将检测到的呼吸速率或深度与阈值进行比较所估计的相对不活动(例如，睡着、坐着等)，则用户可以具有低呼吸速率或深度。如果相对活跃(例如，行走、锻炼等)，则用户可以具有高呼吸速率或深度。可以自动估计活动/睡眠模式和/或用户可以通过按下激活模式的按钮630或睡眠模式的按钮635来手动指示激活模式或睡眠模式。

湿度管理系统

如前所述，POC 100可以实现具有一个或多个用于管理湿度(或湿度调节)的部件的湿度管理系统。这样的系统可以被实现为从进入的环境空气(即，馈送气体)中去除湿气并且将这样的湿气重新引入到流出的富氧空气中以供用户呼吸。这种系统可以相对于图17的气流图来考虑。如图所示，由于环境湿度，环境空气AA可能包含湿气。因此，潮湿的环境空气HAA可以通过压缩系统200的压缩机(图17中未示出)吸入POC 100系统，从而变成加压的潮湿环境空气PHAA流。任选地，可以将进料气体施加到如前所述的污染物过滤模块1702(例如，过滤器)，以便从进入的环境空气中去除一种或多种气载污染物。例如，污染物过滤模块1702可以配置为在潮湿的环境空气HAA进入压缩系统200的压缩机之前从潮湿的环境空气HAA中去除灰尘和/或过敏原颗粒。随后，可将变成加压潮湿环境空气PHAA的所得清洁潮湿环境空气HAA施加到湿气分离子系统1704(例如，分离器)的路径。分离器1704的通道可配置成从加压的潮湿环境空气PHAA中去除湿气M，以便产生更干燥的环境空气DAA。如前所述，这种干燥的环境空气DAA然后可以用作POC 100的浓缩子系统1708中如前所述的筛床中的气体吸附过程(例如PSA循环)的进料气体。因此，浓缩子系统1708可以产生干燥的富氧空气DOEA。去除的湿气M可以任选地施加到湿气传输子系统1706(例如，导水管)的路径上，使得湿气M可以转移到适合于将去除的湿气M再施加到由浓缩子系统1708产生的产物气体中的位置。导水管1706的路径可以将湿气M传输到湿气容纳模块1710(例如，诸如容纳箱的储器)或可以收集湿气M的其他位置。这种储器1710可以包括用于将储器1710(或收集器1710)的湿气M再施加到干燥的富氧空气DOEA的路径。因此，储器1710可以加湿干燥的富氧空气DOEA以产生加湿的富氧空气HOEA。加湿的富氧空气HOEA然后可以在出口端口174处从POC 100释放。因此，具有湿气的富氧空气OEAM可以释放到POC 100的患者或用户。

分离器1704可具有用于将湿气从潮湿的环境空气中抽出的各种构造。例如，分离器1704可包括具有芯吸材料或其他多孔或亲水材料或水蒸汽可渗透膜的通道，以促进水与空气分离。在一些实现方式中，分离器1704的芯吸材料或膜，或分离器1704的导管路径可以由NafionTM聚合物形成，其是四氟乙烯

和全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸的共聚物。分离器1704可任选地包括冷凝器，例如冷凝器盘管和/或材料。冷凝器的部分可以在分离器1704的路径中以提供分离器1704中的进料气体的冷却水平。例如，这样的冷凝器可以用作冷却流体的循环器，使得当与进料气体相比时，冷凝器可以具有相对较冷的温度。因此，冷凝器可以任选地包括用于使冷却流体/气体经由盘管部分移动通过冷凝器的泵或压缩机。这些部件可以由POC 100的控制器400产生的一个或多个控制信号操作或控制，以便在分离器1704中保持期望的温度设定点。因此，分离器1704可以可选地包括温度传感器(未示出)，以便为控制器400产生与分离器1704中的温度相关联的温度信号，从而控制器可以实现具有冷凝器和温度传感器的温度控制回路。

在一些实现方式中，分离器1704的路径可以是迂回的。这种路径可有助于使进料气体和通道的吸湿材料或膜之间的接触表面积最大化。在一些实现方式中，分离器1704的路径还可以配置为离心机。因此，该路径可以配置成将进料气体引入分离器1704内的离心流中。这样的离心流动可由此迫使进料气体循环，从而促进分离器1704内的径向力。这种强制循环可以增加进料气体与分离器1704的外部结构或材料(例如圆柱形膜和/或芯吸材料)之间的相互作用，使得其从进料气体吸引湿气。在一些实现方式中，分离器1704可以包括各种元件以引起这种离心流动。例如，分离器1704的路径可以包括螺旋和/或螺旋形流动路径以引起离心流动。任选地，路径可以包括自旋诱导物或其他流动导向器，例如翅片或其他类似结构，以引导这种流动。任选地，路径还可以形成有蜗壳或形成为盘管。

这种用于湿气调节的系统的部件的示例可以相对于在图18至21中示出的图示实施方式更详细地考虑。在图18的示例的截面图示中，分离器1704包括流指示器1820以实现螺旋流动路径1822。流引导器1820在分离器1704内产生离心流CF。这种导流器可以形成为围绕分离器1704的内室表面或导管表面的螺旋环。这种流引导器可任选地由分离器1704的导管的材料或本文更详细描述的其他材料形成。来自加压的潮湿环境空气PHAA的湿气可以在螺旋流动路径中形成并且芯吸到芯吸或亲水性表面1830中。例如在表面1830处的芯吸或亲水性材料可以配置成围绕螺旋流动路径1822的分离器的内圆柱形表面。当加压的潮湿环境空气PHAA沿着分离器1704的路径旋转时，湿气M可以被这样的毛细表面吸收。分离器内的这种加压状态还可有助于湿气的向外芯吸。

在表面1830处被芯吸或吸收的湿气M可以被传送到被示出为罐或其他容器的储器1710，该储器可以配置为经过加湿器。储器1710可以包括路径，来自POC 100的蓄积器106的干燥的富氧空气DOEA通过该路径变成加湿的富氧空气HOEA。沿着这样的路径，干燥的富氧空气DOEA可以从储器1710的包含的湿气中芯吸湿气。在图18的实现方式中，从表面1830收集的湿气通过导水管1706输送。这样的导水管可以任选地包括一个或多个导管(例如，管道)、一个或多个阀(例如，闸阀)和/或一个或多个泵以诱导湿气在储器1710中收集。这种阀部件可以是防潮的。可选地，由于储器1710的相对较低的位置，这样的湿气通过导水管受重力作用。在一些实现方式中，来自压缩系统的压力可以经由由控制器控制的导管和阀来施加(例如，周期性地)，以周期性地引起湿气经由导水管1706向储器1710的输送。在一些实现方式中，储器1710可以包括加热元件1860，例如加热线圈，以加热所收集的湿气，从而改善产品气体的芯吸。如前所述(见图6)，通过供给阀160(图18中未示出)的操作，产品气体可以以丸剂的形式或以其他方式从蓄积器106释放到储器1710的路径。加热元件1860还可用于加热储器1710中的产品气体以使用户舒适。利用这种系统，从分离器中的原料气中抽出的湿气通过系统的通道有效地再循环回到产物气中。任选地，这种储器1710可另外包括水入口(未示出)，例如用于从POC 100外部的水供应源向储器添加水。例如，用户可以将水倒入POC 100的壳体的孔中，以将额外的水添加到储器1710。

图19示出了类似于图18的示例的湿度调节系统的另一实现方式。然而，图19的实现方式另外实现了冷凝器，例如如前所述的冷凝器。冷凝器盘管1940可应用于螺旋流动路径1822以降低分离器1704内的气体温度。这种温度的降低可以增加分离器1704内的湿气冷凝。这种冷凝器盘管可以螺旋地环绕分离器1704的导管。可选地，冷凝器盘管可以位于表面1830处，并且可以沿着螺旋路径。当在表面1830处时，它可以更直接地帮助降低表面1830的芯吸材料/结构的温度，并且由此促进表面1830的材料处的冷凝。

图20示出了类似于图19的示例的湿度调节系统的另一实现方式。然而，图20的实现方式更直接地集成了其储器1710和分离器1704。在该实施方式中，由于分离器1704和储器1710的接近，不需要延伸的导水管1706。在这种实现方式中，湿气在芯吸材料表面1830的外部相对侧表面处收集在储器1710内。因此，湿气从分离器内部的芯吸材料表面1830的内表面侧通过芯吸材料传递，从而到达储器1710中。这样，湿气传输子系统1706可以是一种材料，例如湿气移动通过的材料，包括芯吸材料表面1830。在这种实施方式中，导水管1706不需要导管、阀和/或泵。干燥的富氧空气DOEA通过储器1710的运动从材料表面1830的外部相对侧表面芯吸湿气。湿气从表面1830的材料再循环并返回到产品气体(即，干燥的富氧空气DOEA)中提高了表面1830处的芯吸材料的性能，因为芯吸材料在储器侧上干燥，从而当芯吸材料用于实现润湿平衡时，促进了来自图20的分离器1704内的进料气体的湿气的进一步芯吸。

另一示例性湿气调节系统示于图21A和21B以及图22中。附图示出了类似于图20的本技术的实施方式，其包括分离器1704和储器1710之间的更直接接近的关系。如图所示，分离器1704配置成具有利用多层的同心螺旋结构，例如内层2152、外层2150和外膜2154中的两个或多个。在这种构造中，分离器1704的两个或多个层可以用作流动导向器，以形成如前所述的引起离心流动的螺旋路径。湿气传输子系统1706于是可以由一层或多层材料构成，这些材料可以是不同的材料，这些材料用作湿气移动穿过内层2152、外层2150和外膜2154中的任何两个或更多个的路径。这样，湿气输送子系统1706可以形成分离器1704的一部分。在一些实现方式中，内层2152可以直接邻近外层2150。在一些实现方式中，外膜2154可以直接邻近外层2150。在一些实现方式中，同心螺旋的内层2152可以用冷凝材料(例如，循环器线圈)形成。此外，同心螺旋的外层2150可以由芯吸材料形成。在一些实现方式中，内层2152和外层2150的顺序可以互换，使得内层2152是外层并且外层2150是内层。同心螺旋可具有另外的外膜2154结构。例如，分离器1704可包括水蒸气可渗透膜。膜可形成圆柱形结构，其可用作分离器1704的路径的外边界。例如，水蒸气可渗透膜的内表面可形成围绕形成分离器1704的路径的同心螺旋的多个层的圆柱形表面。此外，水蒸气可透过性膜的外表面可以形成储器1710的路径的圆柱形内表面。因此，膜2154的多孔材料可用作一个或多个导管以将湿气从分离器1704转移到储器1710。因此，与图20的路径类似，图21A的储器1710的路径允许湿气从膜2154的外表面芯吸到移动通过储器1710的产品气体中。虽然储器1710的路径被示出为大致直接的路径(例如，非迂回的)，但是在一些实现方式中，穿过储器的路径可以任选地用一个或多个流指示器来实现，以引起穿过储器的较不直接的流动(例如，螺旋流动)。这种流引导器可以形成穿过储器1710的螺旋路径，以增加产品气体和储器1710的收集湿气之间的相互作用(表面接触)。这种修改可以类似地用在此描述的其余附图(例如，图18-20)中示出的湿气调节系统来实现。

在图21A所示的示例中，通过储器1710的路径的气流方向(箭头DOEA)示出为与通过分离器1704的气流路径(箭头PHAA)的方向大致相反。然而，在一些实现方式中，这些方向可以颠倒。此外，在一些实现方式中，这两者的流可以在总体上共同的方向上移动。

如前所述，图22所示的示例性湿气调节系统类似于图21A的实施方式。因此，分离器1704配置有利用多层的同心螺旋结构，使得这些层用作流引导器，以形成如前所述的用于引导离心流的螺旋路径。然而，与图21A的实现方式不同，图22的分离器1704具有形成有锥形端部的螺旋形状。锥形因此形成涡流结构(例如，圆锥形结构或锥体)，使得当流动路径螺旋地前进通过分离器时，流动路径朝向中心区域向内螺旋。在这样的示例中，分离器1704的第一端FE可具有外径(OD1)，诸如与膜2154的内侧表面相关联的直径。此外，分离器1704的第二端SE可具有另一外径(OD2)，例如与膜2154的内侧表面相关的另一直径。例如，直径(OD1和OD2)可以延伸穿过由膜2154的内表面侧形成的分离器1704的锥形表面内的空腔。因此，每个直径可以从空腔一侧上的内表面侧延伸到空腔相对侧上的内表面侧。然后，每个直径可以穿过假想的中心轴线CA，该轴线是穿过锥形表面的空腔的分离器1704的锥形表面的中心轴线。为了形成这种涡流结构，与分离器的第一端相关的外径(OD1)可以大于与分离器的第二端相关的外径(OD2)。这样的结构可以有助于促进冷凝的湿气向结构的下部收集。

操作POC的方法

下面描述的操作和监视POC 100的方法可以由诸如控制器400的一个或多个处理器410的一个或多个处理器来执行，一个或多个处理器由存储在诸如POC 100的存储器420的存储器中的程序指令来配置，程序指令诸如包括如前所述的一个或多个功能和/或与其对应的关联数据。或者，所述方法的一些或所有步骤可类似地由控制器经由收发机430连接到的外部计算装置的一个或一个以上处理器执行。在后一种实现中，处理器410可以由存储在POC 100的存储器420中的程序指令来配置，以向外部计算装置发送执行要在外部计算装置处执行的那些步骤所需的测量和参数。

氧气浓缩器100的主要用途是向用户提供补充氧气。可以在氧气浓缩器100的控制面板600上选择一个或多个流量设置，然后其将控制操作以根据所选择的流量设置实现富氧空气的产生。在一些实现方式中，可以实现多个流量设置(例如，五个流量设置)。如在此更详细地描述的，控制器可以实施POD(脉冲氧气输送)或需求操作模式，以调节一个或多个释放的丸剂的尺寸，从而根据选定的流量设置实现富氧空气的输送。

为了使输送的富氧空气的效果最大化，控制器400可以被编程为使每个富氧空气团的释放与用户的吸入同步。当用户吸气时将富氧空气团释放给用户可以防止废氧产生(进一步降低功率要求)。对于在POD模式下操作的集中器，控制面板600上的流量设置可以对应于输送氧气的分钟量(丸剂量乘以每分钟的呼吸速率)，例如0.2LPM、0.4LPM、0.6LPM、0.8LPM、1.1LPM。

由氧气浓缩器100产生的富氧空气储存在氧气存储器106中，并在POD模式下在用户吸气时释放给用户。由氧气浓缩器100提供的富氧空气的量部分地由供应阀160控制。在一种实现方式中，供应阀160打开足够长的时间以向用户提供由控制器400估计的适当量的富氧空气。为了最大限度地减少氧气的浪费，在检测到用户吸入后，可以立即提供富氧空气作为丸剂。例如，可以在用户吸入的最初几毫秒内提供富氧空气丸剂。

在一种实现方式中，可以使用压力传感器194来确定用户吸入的开始。例如，可以通过使用压力传感器194来检测用户的吸气。在使用中，用于提供富氧空气的导管192通过鼻气管输送装置196和/或嘴件198耦合到用户的鼻子和/或嘴。因此，导管192中的压力表示用户的气道压力，并且因此指示用户呼吸。在吸入开始时，用户开始通过鼻子和/或嘴将空气吸入到他们的身体中。当吸入空气时，在导管192的端部产生负压，部分地由于被抽吸穿过导管端部的空气的文丘里作用。控制器400分析来自压力传感器194的压力信号以检测指示吸入开始的压力下降。在检测到吸入开始时，供应阀160打开以从蓄积器106释放富氧空气团。压力的正变化或上升指示用户的呼气，此时停止释放富氧空气。在一种实现方式中，当感测到正压力变化时，供应阀160关闭，直到检测到下一次吸入开始。可替代地，供应阀160可以在被称为大剂量持续时间的预定间隔之后关闭。通过测量吸入的相邻开始之间的间隔，可以估计用户的呼吸速率。通过测量吸气开始和随后呼气开始之间的间隔，可以估计用户的吸气时间。因此，可以利用来自压力传感器和/或流量传感器的信号来检测用户的吸气速率或呼吸速率。

在其他实现方式中，压力传感器194可以位于与用户气道气动连通但与输送导管192分开的感测导管中。在这种实现方式中，来自压力传感器194的压力信号因此也表示用户的气道压力。

在一些实现方式中，压力传感器194的灵敏度可能受到压力传感器194距用户的物理距离的影响，特别是如果压力传感器194位于氧气浓缩器100中并且通过将氧气浓缩器100联接到用户的导管192来检测压差时。在一些实现方式中，压力传感器194可以被放置在用于向用户提供富氧空气的气道输送装置196中。来自压力传感器194的信号可以经由电线或通过遥测技术(例如通过蓝牙^TM或其他无线技术)电子地提供给氧气浓缩器100中的控制器400。

在一些实现方式中，如果用户的当前活动水平(例如使用检测到的用户的呼吸速率估计的当前活动水平)超过预定阈值，则控制器400可以实现警报(例如，视觉和/或音频)，以警告用户当前呼吸速率正在超过氧气浓缩器100的输送能力。例如，阈值可以设置为每分钟40次呼吸(BPM)。

术语表

为了实现本技术公开内容的目的，在本技术的某些形式中可应用下列定义中的一个或多个。本技术的其他形式中，可应用另选的定义。

空气：在本技术的某些形式中，空气可以是指由78％氮气(N₂)、21％氧气(O₂)和1％水蒸气、二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)和其他痕量气体组成的大气空气。

富氧空气：氧气浓度大于大气空气浓度(21％)的空气，例如至少约50％氧气、至少约60％氧气、至少约70％氧气、至少约80％氧气、至少约90％的氧、至少约95％的氧、至少约98％的氧或至少约99％的氧。“富氧空气”有时被缩短为“氧气”。

医用氧气：医用氧气定义为氧气浓度为80％或更高的富氧空气。

环境：在本技术的某些形式中，术语环境可具有以下含义(i)治疗系统或用户的外部，和(ii)直接围绕治疗系统或用户。

流量：每单位时间输送的空气体积(或质量)。流量可以是指即时的量。在一些情况下，对流量的参考将是对标量的参考，即仅具有量值的量。在其他情况下，对流量的参考将是对向量的参考，即具有大小和方向两者的量。流量可以符号Q给出。‘流量’有时简单地缩写成‘流’或‘空气流’。

患者：人，不论他们是否患有呼吸障碍。

压力：每单位面积的力。压力可以表达为单位范围，包括cmH₂O、g-f/cm2、百帕斯卡。1cmH₂0等于1g-f/cm2且约为0.98百帕斯卡(1百帕斯卡＝100Pa＝100N/m²＝1毫巴～0.001大气压(atm))。在本说明书中，除非另有说明，否则压力以cm H₂O为单位给出。

端口，孔口开口：“端口”、“孔口”和“开口”可互换使用。

一般备注

这里使用的术语“耦合”是指一个或多个物体或部件之间的直接连接或间接连接(例如，一个或多个中间连接件)。短语“连接”是指对象或组件之间的直接连接，使得对象或组件彼此直接连接。如本文所用，短语“获得”装置是指购买或构造所述装置。

在本发明中，某些美国专利、美国专利申请和其他材料(例如，制品)已通过引用并入本文。然而，这样的美国专利、美国专利申请和其他材料的正文仅在这样的正文与本文阐述的其他陈述和附图之间不存在冲突的程度上通过引用并入本文。在这种冲突的情况下，在通过引用并入本文的美国专利、美国专利申请和其他材料中的任何这种冲突的文本没有具体地通过引用并入本文。

其他备注

除非上下文中明确说明并且提供数值范围的情况下，否则应当理解，在该范围的上限与下限之间的每个中间值，到下限单位的十分之一，以及在所述范围内的任何其他所述值或中间值均广泛地包含在本技术内。这些中间范围的上限和下限可独立地包括在中间范围内，也包括在本技术范围内，但受制于所述范围内的任何明确排除的界限。在范围包括极限值中的一个或两个的情况下，本技术中还包括排除那些所包括的极限值中的任一个或两个的范围。

此外，在一个或多个值在本文中陈述为实施为技术的一部分的情况下，应理解，除非另外陈述，否则此类值可以是近似的，并且此类值可用于任何合适的有效数字到实际技术实施可允许或要求其的程度。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等同的任何方法和材料也可用于本技术的实践或测试，但本文描述了有限数目的示例性方法和材料。

当特定材料被设置成用于构造部件时，具有类似特性的明显替代材料可用作替代物。此外，除非相反规定，否则本文所述的任何和全部部件均被理解为能够被制造且因而可以一起或分开制造。必须指出，除非上下文明确地另外规定，否则如本文和所附权利要求所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括其复数等同物。

本文提及的所有出版物通过引用整体并入本文以公开和描述作为那些出版物的主题的方法和/或材料。提供本文讨论的出版物仅仅是为了它们在本申请的申请日之前的公开内容。本文不应被解释为承认本技术无权由于在先发明而早于此类公开。此外，所提供的出版日期可能与实际出版日期不同，这可能需要独立确认。

术语“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应被理解为：是指各元件、各部件或非排他方式的各步骤，指出可能存在或被利用的所标记的元件、部件或步骤，或者与没有标记的其他元件、部件或步骤的组合。

包括在详细描述中使用的主题标题仅仅是为了便于读者参考，而不应用于限制在整个公开或权利要求书中找到的主题。主题标题不应用于解释权利要求或权利要求限制的范围。

尽管已参考特定实例描述了本文中的技术，但应理解，这些实例仅说明技术的原理和应用。在一些情况下，术语和符号可能暗示实践技术不需要的特定细节。例如，尽管可以使用术语“第一”和“第二”，除非另有说明，它们不旨在表示任何顺序，而是可以用来区分不同的元件。此外，尽管可以按顺序描述或说明方法中的过程步骤，但是这种顺序不是必需的。本领域技术人员将认识到，可以修改这样的顺序和/或可以同时或甚至同步地进行其方面。

因此，应当理解，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以对说明性实例进行许多修改，并且可以设计其他装置。鉴于本说明书，本技术的各个方面的进一步修改和替代实现方式对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本说明书应被解释为仅是说明性的，并且用于教导本领域技术人员实现该技术的一般方式。应当理解，在此示出和描述的技术的形式被视为实现方式。可以用元件和材料代替本文所示和所述的那些元件和材料，可以颠倒部分和工艺，并且可以独立地利用本技术的某些特征，所有这些对于受益于本技术说明书的本领域技术人员来说是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的技术的精神和范围的情况下，可以对这里描述的元件进行改变。

标记列表

氧气浓缩器 100

入口 101

压缩系统入口 105

入口 105

蓄积器 106

蓄积器压力传感器 107

消声器 108

阀 122

阀 124

过滤器 129

出口 130

阀 132

消声器 133

阀 134

一百三十五 135

弹簧挡板 139

挡板 139

止回阀 142

止回阀 144

限流器 151

阀 152

限流器 153

阀 154

限流器 155

供应阀 160

膨胀室 162

氧传感器 165

发射机 166

接收机 168

外壳 170

风扇 172

出口 173

出口端口 174

限流器 175

电源 180

流量传感器 185

过滤器 187

连接件 190

导管 192

压力传感器 194

气道输送装置 196

嘴件 198

压缩系统 200

速度传感器 201

压缩机 210

压缩机出口 212

马达 220

电枢 230

外电枢 230

空气传送装置 240

压缩机出口导管 250

罐组件 300

罐 302

罐 304

空气入口 306

壳体 310

基部 315

阀座 322

出口 325

气体 327

导管 330

阀座 332

孔口 337

导管 342

导管 344

导管 346

开口 375

控制器 400

处理器 410

存储器 420

收发机 430

壳体部件 510

导管 530

导管 532

导管 534

开口 542

开口 544

阀座 552

阀座 554

控制面板 600

输入端口 605

电源按钮 610

流量设定按钮 620

流量设定按钮 622

按钮 624

按钮 626

激活模式按钮 630

模式按钮 635

海拔高度按钮 640

电池检查按钮 650

LED 655

罐 702

罐 704

入口 706

入口 708

出口 710

出口 712

机构 800

歧管 804

容器部分 1504

帽部分 1508

安装法兰 1510

法兰部分 1511

隔室 1602

入口 1604

歧管 1606

出口联接器 1608

联接器 1609

冷却系统出口 1671

电池隔室 1665

盖 1666

电池隔室盖 1667

按钮 1669

端口 1673

可移除面板 1675

冷却系统入口 1677

污染物过滤模块 1702

湿气分离子系统 1704

湿气传输子系统 1706

浓缩子系统 1708

湿气容纳模块 1710

流指示器 1820

螺旋流动路径 1822

材料表面 1830

加热元件 1860

冷凝器盘管 1940

外层 2150

内层 2152

外膜 2154

Claims (24)

1.一种氧气浓缩器，其包括：

压缩系统，其包括马达操作的压缩机，所述马达操作的压缩机配置成将进料气体流引入所述氧气浓缩器；

与所述压缩系统联接的一个或多个筛床，

来自所述压缩系统的第一路径，所述第一路径配置成接收来自所述压缩系统的进料气体，所述第一路径配置成从所述进料气体中抽出湿气以产生湿气减少的进料气体，所述第一路径进一步配置成将所述湿气减少的进料气体引导至所述一个或多个筛床；其中所述一个或多个筛床配置成产生具有所述湿气减少的进料气体的富氧空气；

蓄积器，其配置成接收来自所述一个或多个筛床的所产生的富氧空气；

来自所述蓄积器的第二路径，所述第二路径配置成将所述抽出的湿气施加到所述产生的富氧空气以产生加湿的富氧空气；

第三路径，其配置成将所述抽出的湿气从所述第一路径转移到所述第二路径；以及

出口，其与所述第二路径联接并且配置成将所述加湿的富氧空气从所述氧气浓缩器中释放给用户。

2.如权利要求1所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径配置成引起从所述压缩系统接收的进料气体的离心流动，以从所述进料气体中分离湿气。

3.如权利要求1至2中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括螺旋流动路径。

4.如权利要求1至3中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括以下中的一个或多个：(a)自旋诱导器，(b)一个或多个导流器，以及(c)蜗壳。

5.如权利要求1至4中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括锥形涡旋。

6.如权利要求1至5中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括湿气芯，以从所述进料气体抽出湿气。

7.如权利要求1至6中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括水蒸气可渗透膜的表面。

8.如权利要求1至7中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径包括冷凝器。

9.如权利要求8所述的氧气浓缩器，其中所述冷凝器包括冷凝材料。

10.如权利要求9所述的氧气浓缩器，其中所述冷凝器包括冷凝盘管。

11.如权利要求10所述的氧气浓缩器，进一步包括循环器，以使流体在所述冷凝盘管中循环。

12.如权利要求1至11中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第二路径包括配置成经过加湿器的容纳箱。

13.如权利要求12所述的氧气浓缩器，其中所述第三路径配置成将所抽出的湿气传送到所述容纳箱。

14.如权利要求13所述的氧气浓缩器，其中所述第三路径进一步包括一个或多个液体传输部件，所述一个或多个液体传输部件包括以下中的一个或多个：(a)阀；(b)导管，和(c)泵，其中所述一个或多个液体输送部件配置为诱导所抽出的湿气转移到所述容纳箱。

15.如权利要求13至14中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第三路径包括一个或多个导管。

16.如权利要求1至15中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述第一路径形成为包括多个层的同心螺旋。

17.如权利要求16所述的氧气浓缩器，其中所述多层中的第一层包括冷凝器材料。

18.如权利要求17所述的氧气浓缩器，其中所述多层中的第二层包括芯吸材料。

19.如权利要求16至18中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述多层包括内层和外层。

20.如权利要求16至19中任一项所述的氧气浓缩器，其中所述多层进一步包括水蒸气可渗透膜。

21.如权利要求20所述的氧气浓缩器，其中所述水蒸汽可渗透膜的内表面形成围绕所述同心螺旋线的多层的圆柱形表面。

22.如权利要求21所述的氧气浓缩器，其中所述水蒸汽可渗透膜的外表面形成所述第二路径中的收集器。

23.一种氧气浓缩器，其配置成从进料气体中去除湿气，然后将所述进料气体施加于所述氧气浓缩器的气体吸附过程，并且将所去除的湿气再次施加于从所述气体吸附过程中蓄积的富氧空气。

24.一种氧气浓缩器设备，其包括：

用于气体分离的装置；

用于将进料气体进料到所述用于气体分离的装置中的装置；

用于从所述用于气体分离的装置接收富氧空气的蓄积装置；

用于从所述进料气体中除去湿气的除湿装置；

用于再循环所去除的湿气以加湿所述富氧空气的加湿装置；以及

用于向用户提供所述加湿的富氧空气的出口装置。

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